一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统，它包括送电端和受电端，送电端位于海上，受电端位于陆地上。送电端包括海上风电场交流系统和海上换流站，海上风电场交流系统将600MW规模海上风电场的交流电能共汇集到4条35kV母线上；4条35kV母线上的交流电能进入四组主变进线设备；两组主变进线设备汇集后各自引出一条交流主变进线送出；海上换流站采用分裂变压器，两条交流主变进线分别连接分裂变压器一次侧，分裂变压器二次侧连接换流器；换流器采用对称单极MMC；海上换流站的启动和充电通过受电端的陆上换流站进行；海上换流站将交流电能转换成直流能后输送到陆上换流站。本实用新型专利技术可以广泛应用于海上风电模块化多电平柔性直流输电系统中。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源与电力系统领域，特别是关于一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统。
技术介绍
全球可利用的风力资源储量约两百亿千瓦，风机装机容量可达一百亿千瓦。我国的风力资源储量丰富，而且我国拥有储量丰富的近海风力资源。同陆地风电相比，海上风电具有一系列的优点，如海上风速高、涡流强度小、噪音小等，因此大力发展海上风电是风电发展的新趋势。随着风力发电容量的日益扩大，风力发电越来越多的接入电网，风电的并网运行成为了大规模利用风能的最有效方式。风电并网方式主要有以下两种:交流并网方式和直流并网方式。交流并网方式的技术门槛较低，但其只是对于小容量近距离输电具有良好的技术经济性优势。随着传输距离需求越来越远、传输容量需求越来越大，直流输电能够很好的弥补交流输电的不足，更加适应海上风电的发展需求，因而直流并网方式得到了较快的发展。目前，常规高压直流输电需要在海上平台处提供额外的电源为整流提供所需要的换相电流，为逆变站交流电网提供足够的换相电压，而且由于其无功功率补偿不能依靠换流器自身独立调节，因而需要设置额外的无功补偿和滤波设备。两电平和三电平的电压源型换流器(VSC-HVDC)则需要解决和克服IGBT器件串联所带来的技术难题。模块化多电平换流器由于其具有诸多优点，被广泛应用在直流输电系统中。然而，目前基于模块化多电平换流器的海上风电柔性直流输电系统却没有工程实例和具体研宄。因而，研宄基于模块化多电平换流器的海上风电柔性直流输电系统的接线方法具有重大意义。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提出一种设计灵活、可控性高、占据面积小、适用于大规模、长距离的海上风电模块化多电平柔性直流输电系统。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案:一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统，其包括送电端和受电端，所述送电端位于海上，所述受电端位于陆地上，其特征在于:所述送电端包括海上风电场交流系统和海上换流站；所述海上风电场交流系统以每5条所述集电线路为一组对600MW规模海上风电场的交流电能进行汇集，共汇集到4条35kV母线上；4条所述35kV母线上的交流电能分别进入四组主变进线设备；每两组所述主变进线设备汇集后各自引出一条交流主变进线，所述600MW规模海上风电场的交流电能经两条所述交流主变进线输送到所述海上换流站；所述海上换流站中连接变压器采用分裂变压器，两条所述交流主变进线分别连接至所述分裂变压器一次侧的两端口，所述分裂变压器二次侧的端口与所述换流器连接；所述换流器采用对称单极MMC ;所述对称单极MMC共设置有上、下6个桥臂，每个桥臂均由若干MMC子模块和一个桥臂电抗器串联组成；其中，每个所述桥臂电抗器均位于每个所述桥臂的交流侧，其分别连接所述MMC子模块和所述分裂变压器的二次侧；所述对称单极MMC的两直流侧直流线路中串联一直流电抗器；所述海上换流站的启动和充电通过所述受电端的陆上换流站进行；所述海上换流站将交流电能转换成直流电能后，通过直流输电线路输送到所述受电端的陆上换流站，输送直流电压等级为 ±200kV。与每两组所述主变进线设备连接的两条所述35kV母线的其中一条上分别直接连接一 35kV/0.4kV站用变压器。所述海上风电场交流系统的所述集电线路均采用35kV电压等级，且所述集电线路采用单母线分段接线。所述分裂变压器采用联接变网侧中性点经接地电阻接地。一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统，其包括送电端和受电端，所述送电端位于海上，所述受电端位于陆地上，其特征在于:所述送电端包括海上风电场交流系统和海上换流站，所述海上风电场交流系统分为三组风机，三组所述风机的容量分别为300MW、300MW和400MW，三组所述风机采用35kV电压等级的集电线路对1000MW规模海上风电场的35kV交流电能汇集后，经各个海上升压站将35kV交流电转换为220kV的交流电后通过三组汇集线路开关设备，汇集到220kV交流母线上；所述220kV交流母线上的220kV交流电汇集后经过主变进线设备后引出两条网侧交流主变进线，所述1000丽规模的海上风电场的交流电能经两条所述网侧交流主变进线输送到所述海上换流站；所述海上换流站中连接变压器采用换流变压器，所述海上风电场交流系统汇集的交流电能通过两条所述网侧交流主变进线分别连接到两所述换流变压器的一次侧，两所述换流变压器的二次侧连接换流器；所述换流器采用对称双极MMC，所述对称双极MMC由两个对称单极MMC串联构成，且两个所述对称单极MMC中点位置进行接地设计形成零电位；其中，每一所述对称单极MMC共设置有上、下6个桥臂，每个所述桥臂均由若干MMC子模块和一个桥臂电抗器串联组成；其中，每个所述桥臂电抗器均位于每个所述桥臂的交流侧，其分别连接所述MMC子模块和所述换流变压器的二次侧；所述对称单极MMC的两直流侧直流线路中串联一直流电抗器；所述海上换流站的的启动和充电通过所述受电端的陆上换流站进行；所述海上换流站将交流电能转换成直流后，通过直流输电线路输送到所述受电端的陆上换流站，输送直流电压等级为 ±320kV。两所述换流变压器均采用三绕组结构，其第三绕组侧分别引出电源线路，作为站用电。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本技术由于600丽规模海上风电场汇集的交流电能通过一分裂变压器与海上换流站连接，而无需设置升压变压器，有效的减少了设备的使用，节省了海上风电场平台面积。2、本技术由于海上换流站不使用软启电阻，启动、充电均从陆上换流站进行，简化了设备使用，节省了海上风电场平台面积。3、本技术由于海上换流站采用了模块化多电平换流器，不但实现了有功和无功的快速调节，而且从根本上解决了两电平或三电平对应器件串联带来的均压问题，提高了系统整体传输效率，节省了投资成本和占地面积，同时模块化的结构使得容量拓展和冗余设计更为容易。本技术设计灵活、可控性高、占据面积小，可以广泛应用于海上风电模块化多电平柔性直流输电中。【附图说明】图1是本技术600MW规模海上风电场交流部分主接线示意图图2是本技术600MW规模海上风电场柔性直流输电接线示意图图3是本技术另一实施例1000MW规模的海上风电场交流部分主接线示意图图4是本技术另一实施例1000MW规模的海上风电场柔性直流输电接线示意图其中，TV为电压互感器，QS为隔离开关，TA为电流互感器，TM为联接变压器，R2为中性点接地电阻，Id为直流电流测量装置，Vd为直流电压测量装置，SM为子模块集群，Lb为桥臂电抗器，Ls为平波电抗器，A为网侧交流母线避雷器，AF为阀侧交流母线避雷器，AR为接地中性点避雷器，AL为阀底避雷器，DL为阀顶避雷器，D为直流极线避雷器，Ld为直流电抗器。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。实施例1:本技术实施例1针对于600MW规模的海上风电场，且本技术海上风电模块化多电平柔性直流输电系统包括送电端和受电端。其中，送电端位于海上，其包括海上风电场交流系统I和海上换流站2。海上风电场交流系统I将各个海上风电场的交流电能汇集后，将交流电能传输到海上换流站2，由海上换流站2将交流电转换成直流电，并通过直流输电线路将直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风电模块化多电平柔性直流输电系统，其包括送电端和受电端，所述送电端位于海上，所述受电端位于陆地上，其特征在于：所述送电端包括海上风电场交流系统和海上换流站；所述海上风电场交流系统以每5条集电线路为一组对600MW规模海上风电场的交流电能进行汇集，共汇集到4条35kV母线上；4条所述35kV母线上的交流电能分别进入四组主变进线设备；每两组所述主变进线设备汇集后各自引出一条交流主变进线，所述600MW规模海上风电场的交流电能经两条所述交流主变进线输送到所述海上换流站；所述海上换流站中连接变压器采用分裂变压器，两条所述交流主变进线分别连接至所述分裂变压器一次侧的两端口，所述分裂变压器二次侧的端口连接换流器；所述换流器采用对称单极MMC；所述对称单极MMC共设置有上、下6个桥臂，每个所述桥臂均由若干MMC子模块和一个桥臂电抗器串联组成；其中，每个所述桥臂电抗器均位于每个所述桥臂的交流侧，其分别连接所述MMC子模块和所述分裂变压器的二次侧；所述对称单极MMC的两直流侧直流线路中串联一直流电抗器；所述海上换流站的启动和充电通过所述受电端的陆上换流站进行；所述海上换流站将交流电能转换成直流能后，通过直流输电线路输送到所述受电端的陆上换流站，输送直流电压等级为±200kV。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁兆祥，胡劲松，齐立忠，张军，胡君慧，吴金龙，谢特列，张哲，郄鑫，王先为，邹辉，叶军，苟晓彤，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，许继集团有限公司，上海电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11