[发明专利]适用于近远海风电场集群的海上风电送出系统拓扑

说明书

本发明公开了一种适用于近远海风电场集群的海上风电送出系统拓扑。它包括近海风电场、远海风电场和陆上电网；近海风电场的风电通过高压交流输电方式送至陆上电网；远海风电场的风电通过二极管整流的直流输送方式送至陆上电网；近海风电场与远海风电场通过第三交流海缆连接。本发明克服了现有技术解决风电场启动所需的交流参考电压成本较高的缺陷；具有整个送出系统的经济性较优的优点。

技术领域

本发明涉及电力系统输配电技术领域，具体涉及一种海上风电场电能送出系统，更具体地说它是一种适用于近远海风电场集群的海上风电送出系统拓扑，更具体地说它是一种适用于远海风电场和近海风电场集群的海上风电送出系统拓扑。

背景技术

在众多可再生能源发电方式中，风力发电以其成本较低、技术较成熟、可靠性较高等优势，得以快速发展并开始在能源供给中发挥越来越重要的作用。另一方面，随着传统的陆上风力资源开发趋于饱和，海上风电开发逐渐成为新的增长亮点并被人们所关注。相对陆上风能而言，海上风能密度较大、年可利用小时率较高，且不涉及土地征用问题，市场前景广阔。

对于近海风电场，一般采用高压交流系统将风电送至陆上电网；而对于远海风电场，一般需采用直流送出，目前现有已建和在建的远海海上风电送出工程均采用柔性直流输电技术方案，在海上建设柔性直流整流换流站，在陆上建设柔性直流逆变换流站。由于柔性直流换流阀采用模块化多电平结构，使得海上柔性直流换流站造价和平台面积与重量均较大，造价高昂，使得海上风电柔性直流输电工程的经济性较差。针对该问题，西门子公司研究了一种海上换流站采用二极管整流送出的直流传输拓扑方案，二极管整流器相较于模块化多电平换流器，具有成本低、体积小、重量轻和可靠性高等优点。当用于海上风电直流送出系统时，可以显著降低送端换流器及海上平台的建设成本，大幅提高系统的经济性。由于二极管整流器具有不可控性，为了解决风电场启动和运行所需的交流参考电压，目前主要有以下几种方式：方案1需要改造风机内的全功率变换器，使传统的风机策略从“跟网型”变为“构网型”，而“构网型”风机还需厂家重新研发(如图1所示)；但此方案需对风机进行改造，需风机厂家配合，成本较高；方案2需从陆上电网引一根交流电缆至风电场以提供风电场启动与运行时所需的参考电压(如图2所示)；但此方案引接的交流海缆较长，成本较高；方案3在海上站二极管换流器两端并联一个小容量电压源型换流器，通过陆上站反送电逆变为交流电为风电场提供参考电压(如图3所示)；但此方案需在海上换流站配置电压源型换流器，会增加系统控制难度和海上站建设成本。因此，设计更为经济的远海风电场送出方案是未来的发展方向，开发一种更为经济的远海风电场送出方案很有必要。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种适用于近远海风电场集群的海上风电送出系统拓扑，从距离远海风电场最近的近海风电场汇流母线引一根交流海缆至远海风电场汇流母线，为远海风电场风机提供启动和运行所需参考电压，该拓扑采取近海交流送出并网和远海直流送出并网的电网结构，且远海直流送出的海上站采用二极管整流拓扑结构，缩短交流海缆的使用长度，无需改造风机或增加海上换流站建设成本，降低成本，保证海上换流站的建设经济性；克服现有技术由于二极管整流器具有不可控性无法为远海风电场提供参考电压，且现有技术为远海风电场启动提供交流参考电压成本相对较高的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：适用于近远海风电场集群的海上风电送出系统拓扑，其特征在于：包括近海风电场、远海风电场和陆上电网；

近海风电场的风电通过高压交流输电方式送至陆上电网；

远海风电场的风电通过二极管整流的直流输送方式送至陆上电网；

近海风电场与远海风电场通过第三交流海缆连接。

在上述技术方案中，近海风电场包括近海风机群和近海风电场汇流母线；

近海风机群通过第一交流海缆与近海风电场汇流母线连接；近海风电场汇流母线通过第四交流海缆与陆上电网连接。