[发明专利]一种基于集电器的海上风电直流汇集组网结构

说明书

本发明提供一种基于集电器的海上风电直流汇集组网结构，包括：n个风电机组群，n个集电器，海上换流站，岸上换流站，n为不小于1的整数，其中，每个所述风电机组群均包括k个风电机组，k为不小于1的整数；每个所述风电机组分别输出中低压直流电压V_DCij，i为整数且1≤i≤n，j为整数且1≤j≤k，V_DCi1～V_DCik均输送到集电器i；集电器i输出中压直流电压至海上换流站，海上换流站将所述中压直流母线电压升高到高压直流电压，再输送到岸上换流站。本发明可减小或省去海上换流站平台，有效地降低了系统成本；同时，各个风机组间无需系统级的协调控制即可实现各直流风机的端口电压平衡和最大功率运行，提高了风机的运行效率。

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，特别涉及一种基于集电器的海上风电直流汇集组网结构。

背景技术

海上风电因其具有风速稳定、不占用土地资源且更加靠近负荷中心等诸多优势而逐渐成为风电发展的新趋势。对于离岸距离近、容量小的海上风电场，目前一般采用交流汇集-交流输送的技术方案；然而随着风电场的容量越来越大、离岸距离越来越远，海底电缆对地电容的作用导致了风场内网无功充电电流及过电压问题变得日益严峻，这一问题呼唤着采用直流汇集-直流输送的全直流海上风电场的诞生。

直流汇集-直流输送的海上风电组网方案通常包括串联和并联两种形式。并联组网方案是通过海上换流站中的电力电子变换器组合进行电能汇集和电压抬升，进而实现从直流风场中压汇聚电压到高压输电电压的变换。相比于并联组网方案，串联组网方案是通过直流风机的串联抬升风场内网电压至高压输电电压等级，因而不再需要专设升压站和海上平台，可以有效地降低投资成本。然而，串联组网方案中各个风机的强耦合特性使得系统的协调控制变得更加复杂。由于各个直流风机的输出端口串联连接，因而风机的功率波动直接体现为其输出端口的电压波动，从而使得输出功率较大风机的端口电压超过其额定电压，极大地威胁了系统的安全稳定运行。为了实现直流风机系统在串联组网方案下安全稳定的运行，通常需要采用系统间的协调控制，使得系统中的所有风机均以最小功率输出的直流风机为基准，从而平衡串联端口间的电压。这不仅增加了整个控制系统的复杂程度，而且一定程度上降低了风机系统的能量捕获效率。

因而如何实现串联组网结构下海上风电直流汇集系统的电压平衡和最大功率运行成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明针对上述问题，本发明提供了一种基于集电器的海上风电直流汇集组网结构。

本发明的基于集电器的海上风电直流汇集组网结构包括：

n组风电机组群：风电机组群1～风电机组群n，n组集电器：集电器1～集电器n，海上换流站，岸上换流站，n为不小于1的整数，

其中，

每组所述风电机组群均包括k个风电机组，k为不小于1的整数；

每个所述风电机组分别输出中低压直流电压V_DCij，i为整数且1≤i≤n，j为整数且1≤j≤k，V_DCi1～V_DCik均输送到所述n组集电器中对应的集电器i；

所述集电器i输出中压直流电压至所述海上换流站，所述海上换流站将所述中压直流母线电压升高到高压直流电压，再输送到所述岸上换流站。

进一步，

所述集电器i输出的中压直流电压经海底电缆输出至所述海上换流站。

进一步，

所述高压直流电压经海底电缆输送到所述岸上换流站。

进一步，

所述岸上换流站将所述高压直流电压变换为交流电压后经过变压器输入电网。