[发明专利]海洋能发电场及其集电系统拓扑结构的设计

说明书

本发明设计了海洋能发电场及其集电系统的拓扑结构，该结构先将不同种类的海洋能发电装置归为一类，然后在放射形拓扑结构和环形拓扑结构的基础上，增加额外的几条冗余的支路，再通过加装开关设备，设计出了一种新型的拓扑结构，该结构在海底电缆长度增加不大的情况下，即经济性满足要求的同时，大大提升了集电系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及海洋能发电场集电领域，具体而言，本发明对海洋能发电场发电装置进行分类，然后设计了一种集电系统的拓扑结构。

背景技术

由于节能减排、环境保护的压力以及常规能源的消耗，我国正在实施新能源开发战略，海洋能作为重要的可再生能源，其开发和利用必然成为能源领域的研究热点以及前沿技术。我国海洋能资源丰富，沿海地区经济发达、用电量高，海岛地区缺电严重，这样就需要我国加快开展海洋能发电技术的应用，建设海洋能发电场。海洋能主要包括潮汐能、波浪能、潮流(海流)能、温差能和盐差能，由于海洋环境恶劣，人类对海洋能的开发利用进展缓慢，但随着材料、密封、防腐等科学技术的提高，近几十年，海洋能发电技术快速发展，许多海洋能发电装置投入实海况测试，建成部分电站；逐渐形成海洋能发电技术产业，进入预商业化阶段，我国海洋能产业刚刚起步，距离规模产业化应用还有较大的差距，在海洋发电场建设之初，需对试验海域的海洋能资源状况、水文气象环境以及海底底质等进行调查，并开展装置海底基础建设、海底电缆铺设以及电网接入等多项海上工程，针对海洋能源形式中品质较高的潮流能、波浪能发电场的建设，重点设计其集电系统，目前在海上风能在集电系统设计上已有了一定的研究，而海洋能集电系统还处于研究阶段，有诸多因素还考虑不足：如何布置发电装置，如何设计集电系统的拓扑结构都是所需要研究的问题。

因此，在借鉴海上风电场以及国外海洋能发电场的基础之上，设计了一种新型集电方式的拓扑结构，使得该拓扑结构在保证一定经济性的同时，提高了发电场集电系统的可靠性。

发明内容

为了提高海洋能发电场的可靠性，同时保证其经济性，本发明将发电装置进行归类，然后设计了一种适用于海洋能发电场集电系统的拓扑结构。

海洋能发电场，其主要包括：各种形式的海洋能发电装置1、将各种发电装置发出电能集中到汇流母线的集电系统2、将收集起来的电能输送到岸边的输电系统3、将岸边的电能并入电网的变电系统4。

所述各种形式的海洋能发电装置1，其中包波浪能发电装置A，海流能发电装置B、盐差能发电装置C、温差能发电装置D四类。

所述波浪能发电装置A，主要利用海水上下浮动产生的能量带动浮子运动进行发电，只有在波浪的高度大于1.5m时才具有发电效益，因此在选择波浪能发电装置所处位置的时候，要放在合适的海洋位置。

所述海流能发电装置B，海流能发电装置可以利用海洋的流动产生电能，要安装在海水流速大于3m/s的地方，将海流能发电装置放置在海洋中流速较大的地方。

所述盐差能发电装置C，盐差发电是指利用浓溶液扩散到稀溶液时所释放出的能量来进行发电。

所述温差能发电装置D，利用海洋表层暖水与底层冷水之间的温差来发电的技术。

所述集电系统2可以将各种形式的海洋能发电装置的发出的电能汇集到中压汇流母线。在集电系统的拓扑结构中，有放射形、单边环形、双边环形、混合环形、星型汇流五种常见的方式，所设计的新型集电系统的拓扑结构，先将不同种类的海洋能发电装置分别连接起来，这样就形成了传统放射形拓扑结构，在此结构的基础之上，在每条拓扑线路上加装开关设备，并且为每条汇流母线增加一条额外的汇流支路和开关设备，这样可以在原来线路或者有个别发电装置发生故障的时候，其余的发电装置可以通过另外的支路运送到中压汇流母线，大大提高了集电系统的可靠性；同时，为了进一步提高可靠性，在不同种类发电装置的汇流母线之间增加额外的支路，使得在一条支路发生故障之后仍然可以通过其他母线将所收集到的电能汇集到中压母线，大大提高的集电系统的可靠性；