[发明专利]基于IGCT和晶闸管器件的海上风电并网系统及控制方法

说明书

本公开提出一种基于IGCT和晶闸管器件的海上风电并网系统及控制方法，系统包括：海上送端换流站和陆上受端换流站，其中，海上送端换流站采用基于IGCT的电流源型换流器，可以将海上风电场产生的交流电转换为直流电并向陆上受端换流站输送，并且陆上受端换流站采用基于晶闸管的电流源型换流器，将海上送端换流站输送的直流电转换为交流电并输送至陆上交流电网。由于海上送端换流站采用IGCT电流源型的换流器，因此海上侧能够实现轻型化、黑启动、有功无功控制灵活，有利于海上风电功率传输，并且轻型化换流站方便运输安装。此外，陆上端采用LCC电流源型的换流器，技术成熟，整体上能够有效降低整体造价成本。因此，很大程度上降低海上风电场直流并网成本，能够实现海上送端换流站轻型化。

技术领域

本公开涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种基于IGCT和晶闸管器件的海上风电并网系统及控制方法。

背景技术

海上风电的并网送出通常采用高压交流输电(HVAC)或高压直流输电(HVDC)。HVAC技术成熟、结构简单，但受海缆电容效应限制，一般只适用于近海风电场接入。随着海上风电场的规模化开发和布局逐步从近海走向远海，传统HVAC技术应用逐渐遇到瓶颈，一般采用高压直流输电HVDC技术。

相关技术中，整流侧、逆变侧一般均采用基于绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)的电压源型柔性直流输电技术，但是，采用该方式存在整体造价偏高、海上平台体积重量偏大、施工安装困难等技术问题。

发明内容

本申请提出了一种基于IGCT和晶闸管器件的海上风电并网系统及控制方法，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本申请第一方面实施例提出了一种基于IGCT和晶闸管器件的海上风电并网系统，海上送端换流站，和与海上送端换流站连接的陆上受端换流站，海上送端换流站采用基于IGCT的电流源型换流器，用于将海上风电场产生的交流电转换为直流电并向陆上受端换流站输送；陆上受端换流站采用基于晶闸管的电流源型换流器，用于将海上送端换流站输送的直流电转换为交流电并输送至陆上交流电网。

一些实施例中，在海上风电并网系统稳态运行的情况下，海上送端换流站采用定交流母线电压控制策略和定频率控制策略，陆上受端换流站采用定直流电流控制策略。

一些实施例中，陆上受端换流站还配置有滤波器和无功补偿装置。

一些实施例中，在海上风电并网系统非稳态运行的情况下，陆上受端换流站将定直流电流控制策略切换为定直流电压控制策略，海上送端换流站将定频率控制策略切换为定直流电流控制策略，并且海上送端换流站根据陆上受端换流站的交流母线电压变化量，按照预设比例，调整定交流母线电压控制策略的电压整定值。

一些实施例中，定交流母线电压控制策略的电压整定值大于或者等于海上风电场风机的交流故障穿越电压值。

一些实施例中，还包括：升压变压器，设置于海上送端换流站和海上风电场之间，配置用于将海上风电场产生的交流电进行升压处理。

一些实施例中，基于IGCT的电流源型换流器包括三个阀臂，阀臂均采用若干个IGCT串联二极管结构串联构成，每个阀臂IGCT数目一致。

本申请第二方面实施例提出了一种海上风电并网控制方法，应用于海上风电并网系统，海上风电并网系统包括基于IGCT的电流源型换流器的海上送端换流站，和基于晶闸管的电流源型换流器的陆上受端换流站，方法包括：确定海上风电并网系统的运行状态；以及根据运行状态，控制海上送端换流站采用第一控制策略将海上风电场产生的交流电转换为直流电并向陆上受端换流站输送，控制陆上受端换流站采用第二控制策略将直流电转换为交流电并向陆上交流电网输送。