[发明专利]一种海上风电不控整流直流输电系统的控制方法

说明书

本发明涉及一种海上风电不控整流直流输电系统的控制方法，包括：设置一海上风电不控整流直流输电系统，其包括：依次连接的海上风电场、海上换流站、海底直流海缆、陆上换流站和陆上电网；海上换流站包括全桥型MMC单元和二极管不控整流单元；陆上换流站包括晶闸管整流单元；黑启动过程中，控制陆上换流站对海上换流站中的全桥型MMC单元进行预充电，通过全桥型MMC单元对海上风电场进行黑启动；正常运行时，根据海上风电场内的风力发电机是否具备构网能力，选择构网型控制策略或跟网型控制策略，将海上风电场所发出的能量输出到直流侧，并经正负极海底直流海缆送出至陆上换流站和陆上电网。本发明可以广泛应用于柔性直流输电技术领域。

技术领域

本发明涉及一种海上风电不控整流直流输电系统的控制方法，属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

远海海上风电开发是未来构建新型电力系统、实现“碳达峰、碳中和”的重要途径。目前，直流输电方案是实现远海风电并网的唯一工程实施方案，然而现阶段的直流输电方案存在以下问题：1)海上换流站平台体积重大、造价昂贵；2)换流阀一般采用柔性直流换流器，子模块数量众多，电容昂贵。因此，海上换流阀和海上换流站平台轻型化，提升直流输电方案整体的经济性是目前学术界和工业界积极探索的重要方向。

基于二极管不控整流单元的直流输电方案，因其技术成熟度、设备可靠性和经济优异性等特点，逐渐得到青睐。早期的基于二极管不控整流单元的直流输电方案中，海上换流站采用二极管不控整流阀，陆上换流站采用模块化多电平换流器，海上换流站经海底交流海缆与陆上电网相连。海上风电场黑启动时，陆上电网通过海底交流海缆将海上风电场逐一充电启动；正常运行时，海底交流海缆提供海上风电场的并网电压，维持海上风电场电网与陆上电网的同步性。然而，这种直流输电方案一般仅适用于近海风电，远海风电并网时海底交流海缆因容性电流无法实现长距离交流连接，此外陆上换流站的模块化多电平换流器仍存在造价昂贵的问题。

针对二极管不控整流单元所连海上风电场黑启动困难的问题，现有公开文献提出了在海上换流站的二极管阀直流侧并联一个辅助换流器的方案，该辅助换流器为海上风电场提供并网电压和黑启动电源，但是因辅助换流器需要直接串联在二极管阀直流侧，其子模块选取需与直流侧电压相匹配，故子模块数量众多。为降低造价，有文献提出对辅助换流器拓扑结构进行改造升级，辅助换流器采用高低臂结合的方式，拓扑结构复杂，为保持高压臂子模块电容电压均衡，需要进行高频谐波注入调制，控制策略复杂。此外还有文献提出利用在海上风电场配置大容量柴油机解决海上风电场黑启动问题，但是海上风电场需要对风机进行改造使之具备构网型控制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上风电不控整流直流输电系统的控制方法，可以适用于在海上风电构网和跟网两种不同应用情景下的海上风电场并网送电场合。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种海上风电不控整流直流输电系统的控制方法，其包括以下步骤：

设置一海上风电不控整流直流输电系统，该系统包括：海上风电场、海上换流站、正负极海底直流海缆、陆上换流站和陆上电网；所述海上风电场包括依次相连的风力发电机、机端变流器、网端变流器和海上升压变压器，且所述海上升压变压器的交流侧经海上交流母线与所述海上换流站的交流侧相连，所述海上换流站的直流侧经所述正负极海底直流海缆与所述陆上换流站的直流侧相连；所述陆上换流站的交流侧与所述陆上电网相连；所述海上换流站包括全桥型MMC单元和二极管不控整流单元，所述全桥型MMC单元用于在海上风电场黑启动或正常运行时，为所述海上风电场提供启动电源或并网电压，且所述全桥型MMC单元的直流侧还设置有旁路开关；所述二极管不控整流单元用于对所述海上风电场输出的电能进行整流后传送到所述陆上换流站；所述陆上换流站包括晶闸管整流单元；

黑启动过程中，控制陆上换流站对海上换流站中的全桥型MMC单元进行预充电，通过全桥型MMC单元对海上风电场进行黑启动；