一种轻型化海上风电送出系统和控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种轻型化海上风电送出系统和控制方法，轻型化海上风电送出系统包括：风电场、集电系统、海上换流站和陆上换流站；风电场包括：风电机组和第一变压器，第一变压器将风电机组输出的电能升压至第一电压等级的交流电，并将第一电压等级的交流电输送至集电系统；集电系统将接收到的第一电压等级的交流电传输至海上换流站；海上换流站包括：二极管整流单元，二极管整流单元将从集电系统接收到的第一电压等级的交流电转换为直流电，并将直流电输送至陆上换流站；陆上换流站用于对直流电进行逆变处理，以得到第二电压等级的交流电，并将第二电压等级的交流电输送至陆上交流电网。本申请实施例能够降低海上换流站的体积、重量和成本。重量和成本。重量和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种轻型化海上风电送出系统和控制方法


[0001]本专利技术涉及电网
，尤其涉及一种轻型化海上风电送出系统和控制方法。

技术介绍

[0002]海上风电送出方法有两种：高压交流(High Voltage Alternating Current。HVAC)送出和柔性直流(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC
‑
HVDC)送出。其中，仅距离海岸小于70km且建设规模小于200MW的海上风电场适用于采用高压交流方式，而对于深远海大规模的海上风电，柔性直流输电被认为是最优选择。
[0003]在相关技术中，海上风电场中的各个风机发出的电能，通过35kV集电系统汇集到海上换流站转换为直流，并通过直流电缆将直流电能输送到岸上并网点，以实现海上风电的柔性直流送出方案。
[0004]其中，相关技术中的海上换流站用于将风机送出的交流电整流变为直流电，该海上换流站的关键器件换流阀由多个绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等可关断器件组成，该IGBT器件中子模块数量众多，从而导致海上换流站的结构复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种轻型化海上风电送出系统和控制方法，以解决相关技术中的海上风电送出系统存在的结构复杂的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种轻型化海上风电送出系统，包括：风电场、集电系统、海上换流站和陆上换流站；
[0008]所述风电场包括：N个风电机组，以及分别与所述N个风电机组连接的第一变压器，所述第一变压器用于将所述风电机组输出的电能升压至第一电压等级的交流电，并将所述第一电压等级的交流电输送至所述集电系统，N为正整数；
[0009]所述集电系统用于将接收到的所述第一电压等级的交流电传输至所述海上换流站；
[0010]所述海上换流站包括：二极管整流单元，所述二极管整流单元的输入端与所述集电系统的输出端连接，所述二极管整流单元用于将所述第一电压等级的交流电转换为直流电，并将所述直流电输送至所述陆上换流站；
[0011]所述陆上换流站用于对所述直流电进行逆变处理，以得到第二电压等级的交流电，并将所述第二电压等级的交流电输送至陆上交流电网。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种风电送出系统控制方法，应用于如第一方面所述的轻型化海上风电送出系统，所述方法包括：
[0013]获取风电场输出的第一电压等级的交流电；
[0014]采用二极管整流单元将所述第一电压等级的交流电转换为直流电，并将所述直流电输送至所述陆上换流站；
[0015]对所述直流电进行逆变处理，以得到第二电压等级的交流电，并将所述第二电压等级的交流电输送至陆上交流电网。
[0016]在本专利技术实施例中，在海上换流站设置二极管整流单元，以通过该二极管整流单元替代现有技术中的由大量IGBT构成的换流阀，以利用该二极管整流单元进行换流处理。这样，既能够实现海上换流站的换流功能，而且鉴于二极管整流单元的结构比由大量IGBT构成的换流阀的结构更加简单，从而使海上换流站的整体结构更加简单，以实现降低海上换流站的体积、重量和成本。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是现有技术中的海上风电送出系统的电路结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的一种轻型化海上风电送出系统的电路结构示意图；
[0020]图3a是现有技术中的集电系统的示意图；
[0021]图3b是本专利技术实施例中的集电系统的示意图；
[0022]图4是本专利技术实施例中的风电场的电路结构示意图；
[0023]图5是三相电压与两相电压的转换示意图；
[0024]图6是正弦载波调制原理示意图；
[0025]图7是本专利技术实施例中的海上换流站的电路结构示意图；
[0026]图8a是本专利技术实施例中的陆上换流站的电路结构示意图；
[0027]图8b是本专利技术实施例中的陆上换流站中的MMC阀组的结构图示意图；
[0028]图9是本专利技术实施例提供的一种风电送出系统控制方法的流程图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]海上风电送出方法有两种：高压交流(HVAC)送出和柔性直流(VSC
‑
HVDC)送出。其中，对于距离海岸小于70km且建设规模小于200MW的海上风电场，其适用于采用高压交流方式。而对于深远海大规模的海上风电，柔性直流输电被认为是其最优选择。
[0031]本专利技术实施例提供的轻型化海上风电送出系统具体用于将海上风电进行柔性直流送出。
[0032]相关技术中的海上风电柔性直流输电系统的结构如图1所示，各风电机组11发出的电能，通过35kV集电系统12汇集到海上换流站13，后通过直流电缆将电能输送到岸上，以
通过陆上换流站14将直流电能转换为交流电能后，将该交流电与陆上交流电网15进行并网。其中，海上换流站13用于将风机送出的交流电整流变为直流电，且海上换流站13的关键器件：换流阀由多个IGBT等可关断器件组成。
[0033]鉴于现有技术中的海上换流站13采用IGBT器件，且IGBT器件包括大量的子模块，从而造成海上换流站13的结构复杂，且体积庞大。
[0034]而本申请实施例中的海上换流站采用二极管整流单元将交流电转换为直流电，该二极管整流单元内部的二极管结构十分简单，从而简化了本申请实施例中的海上换流站的整体结构复杂程度。
[0035]从另一方面来说，IGBT器件的价格比二极管的价格高很多，也就是说，本申请实施例还能够降低海上换流站的整体造价，从而降低了海上风电的送出成本。
[0036]请参见图2，图2是本专利技术实施例提供的一种轻型化海上风电送出系统的电路结构示意图，如图2所示，所述轻型化海上风电送出系统包括：风电场21、集电系统22、海上换流站23和陆上换流站24。
[0037]所述风电场21包括：N个风电机组211，以及分别与所述N个风电机组211连接的第一变压器212，所述第一变压器212用于将所述风电机组输出的电能升压至第一电压等级的交流电，并将所述第一电压等级的交流电输送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻型化海上风电送出系统，其特征在于，包括：风电场、集电系统、海上换流站和陆上换流站；所述风电场包括：N个风电机组，以及分别与所述N个风电机组连接的第一变压器，所述第一变压器用于将所述风电机组输出的电能升压至第一电压等级的交流电，并将所述第一电压等级的交流电输送至所述集电系统，N为正整数；所述集电系统用于将接收到的所述第一电压等级的交流电传输至所述海上换流站；所述海上换流站包括：二极管整流单元，所述二极管整流单元的输入端与所述集电系统的输出端连接，所述二极管整流单元用于将所述第一电压等级的交流电转换为直流电，并将所述直流电输送至所述陆上换流站；所述陆上换流站用于对所述直流电进行逆变处理，以得到第二电压等级的交流电，并将所述第二电压等级的交流电输送至陆上交流电网。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电压等级为66kV电压等级。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述风电场还包括：背靠背换流器、第一控制模块和第二控制模块；所述背靠背换流器包括机侧换流器和网侧换流器，所述第一控制模块与所述机侧换流器连接，所述第二控制模块与所述网侧换流器连接；所述机侧换流器的交流端分别与所述N个风电机组的输出端连接，所述机侧换流器的直流端与所述网侧换流器的直流端连接，所述网侧换流器的交流端与所述第一变压器连接；所述第一控制模块用于采用双环矢量控制方式，控制所述机侧换流器的有功功率和无功功率；所述第二控制模块用于采用双环矢量控制方式，控制所述网侧换流器的直流电压和交流电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述二极管整流单元包括：两组相互并联的脉动换流桥，每一组脉动换流桥的输出端分别连接有直流滤波器和平波电抗器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每一组脉动换流桥包括6个脉动不可控换流器。6.一种风电送出系统控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述的轻型化海上风电送出系统，所述方法包括：获取风电场输出的第一电压等级的交流电；采用二极管整流单元将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛扬，李永双，项力恒，唐剑，陈海焱，颜士海，
申请(专利权)人：电力规划设计总院中能智新科技产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：