基于串联型混合换流站的海上风电系统及其启动控制方法技术方案

本发明专利技术提供了基于串联型混合换流站的海上风电系统及其启动控制方法，包括岸上换流站，一个或多个海上换流站和一个或多个子风电场；岸上换流站的直流侧与一个或多个海上换流站的直流侧串联连接，海上换流站的交流侧与子风电场相连；其中，海上换流站由二极管整流器，高电位变流器，无功补偿设备和高通滤波器构成，其中二极管整流器用于将功率从交流侧传输到直流侧，高电位变流器用于提供子风电场的启动功率，并补偿无功功率；无功补偿设备和高通滤波器用于补偿无功功率，并滤除二极管整流器产生的谐波电流；该方案大幅减小了高电位的设备，从而减小了海上换流站的体积，重量和成本。重量和成本。重量和成本。

【技术实现步骤摘要】
基于串联型混合换流站的海上风电系统及其启动控制方法


[0001]本专利技术涉及海上风电领域，更具体涉及一种基于串联型混合换流站的海上风电系统及其启动控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球气候变暖，二氧化碳排放量持续增加以及传统化石能源的逐渐枯竭，人们对可再生能源的关注越来越多，而陆上的太阳能与风能的开发技术已经相对成熟，并已经大规模开发，而海上风电场由于离岸较远，其建设与维护就非常困难，对于离岸较远的海上风力发电场，直流传输成为唯一可供选择的电能传输方案。
[0003]目前，已经有多篇文献针对直流侧串联的海上风电场进行了研究，直流侧串联的海上风电场汇集与传输系统采用变流器的直流侧串联，得到一个高电压，用于海上风电场的汇集和传输。现有的基于直流输电的海上风电系统，采用高压大容量的MMC将交流变成直流，由于MMC的体积，重量很大，造成海上换流站的成本很高，重量很大，不利于海上换流站的运输和安装。远海风电场的建设由近海向远海的发展已成为未来趋势，而目前国内外对于在远海开发海上风电的研究尚还处于起步阶段。
[0004]新能源的研究发现，全球海上风能资源远大于陆地风能资源，以中国为例，中国海上可开采的风能资源为7.5亿千瓦，大约是陆地风电的三倍；而且海上风电离沿海负荷中心很近，没有远距离传输的问题，更容易消纳。因此，随着能源枯竭的危机，开发丰富的海上风能资源将成为下一个迅速发展的能源市场，而海上风电设备也将会迎来爆发式的增长。目前，高昂的建造成本，高故障率以及高昂的维护成本是海上风电发展的重要制约因素，但是，随着技术的发展，以及示范工程的稳步推进，海上风电的成本在逐年降低。
[0005]因此，如何降低海上换流站的体积，重量和成本变成了目前急需解决的问题。本专利技术大幅降低了高电位处的设备数量和体积，从而使海上换流站的体积，重量和成本大幅降低；通过设置按序启动，而在系统中的多个设备在相对稳定的状况下在做系统电缆的逐步接通，使得子风电场能够在处于常开状态的同时，避免电流对系统中昂贵部件的逐日损耗或者可能发生的瞬间损耗，从而提高了设备的使用寿命。从而进一步降低了安装与运行维护难度，使得海上风电场的大规模开发与建设成为可能。通过设置按序启动，而在系统中的多个设备在相对稳定的状况下在做系统电缆的逐步接通，使得子风电场能够在处于常开状态的同时，避免电流对系统中昂贵部件的逐日损耗或者可能发生的瞬间损耗，从而提高了设备的使用寿命。

技术实现思路

[0006]为了克服上述缺陷，本专利技术提出了一种基于串联型混合换流站的海上风电系统及其启动控制方法。
[0007]第一方面，提供一种基于串联型混合换流站的海上风电系统，所述一种基于串联型混合换流站的海上风电系统包括：岸上换流站，一个或多个海上换流站和一个或多个子
风电场；
[0008]所述的岸上换流站的直流侧、一个或多个海上换流站的直流侧用直流电缆串联连接，子风电场与海上换流站的交流侧用交流电缆连接。
[0009]进一步的，所述的海上换流站包含二极管整流器、高电位变流器，高通滤波器(HPF)，无功补偿设备(SVG)；
[0010]所述的二极管整流器的交流侧和所述的高电位变流器的交流侧相连，作为海上换流站的交流侧，所述的无功补偿设备和所述的高通滤波器接入所述的二极管整流器的交流侧；
[0011]所述的二极管整流器的正极作为海上换流站的正极，所述的高电位变流器的直流侧正极作为海上换流站的负极，所述的二极管整流器的直流侧负极与所述的高电位变流器的直流侧负极相连；
[0012]所述的二极管整流器用于将交流逆变成直流，将功率从交流侧传递到直流侧；所述的高电位变流器用于为子风电场提供启动功率，并补偿部分无功功率；所述的无功补偿设备用于补偿二极管整流器和交流电缆产生的无功功率，并滤除二极管整流器产生的谐波电流；所述的高通滤波器用于补偿无功功率，并滤除谐波电流。
[0013]进一步的，所述电缆为高压海缆连接。
[0014]进一步的，所述的二极管整流器为12脉动二极管整流器。
[0015]进一步的，所述的高电位变流器包括变压器，变流器，隔离开关(Si1、Si2)和旁路开关(Sb)。
[0016]第二方面，提供一种基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制方法，所述一种基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制方法包括如下步骤：
[0017]步骤S1：系统中的岸上换流站，一个或多个海上换流站均处于关闭状态；
[0018]步骤S2：根据启动控制指令开启岸上换流站，在岸上交流站启动完毕后，进入步骤S3；否则，持续在步骤S2检测是否有启动控制指令；
[0019]步骤S3：在岸上交流站启动完毕后，启动岸上换流站；
[0020]步骤S4：在岸上交流站启动完毕后，接通直流电缆开关和交流电缆开关，从而使得子风电场接入完毕。
[0021]进一步的，在所述步骤S1中，子风电场处于常开状态。
[0022]进一步的，当海上换流站处于关闭状态时，其内部包含的二极管整流器和高电位变流器处于闭锁状态。
[0023]进一步的，所述启动控制指令为人为发出。
[0024]进一步的，当岸上换流站为多个时，同步启动控制所述多个岸上交流站。
[0025]第三方面，提供一种基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制系统，所述一种基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制系统包括：
[0026]初始保持模块：系统中的岸上换流站，一个或多个海上换流站均处于关闭状态；
[0027]检测模块：根据启动控制指令开启岸上换流站，在岸上交流站启动完毕后，发送信号给岸上交流站启动模块；否则，持续检测是否有启动控制指令；
[0028]岸上交流站启动模块：在岸上交流站启动完毕后，启动岸上换流站；
[0029]开关控制模块：在岸上交流站启动完毕后，接通直流电缆开关和交流电缆开关，从
而使得子风电场接入完毕。
[0030]进一步的，初始保持模块，用于使得子风电场处于常开状态。
[0031]进一步的，当海上换流站处于关闭状态时，其内部包含的二极管整流器和高电位变流器处于闭锁状态。
[0032]进一步的，所述启动控制指令为人为发出。
[0033]进一步的，当岸上换流站为多个时，同步启动控制所述多个岸上交流站。
[0034]第四方面，提供一种执行设备，所述执行设备包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现所述的基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制方法。
[0035]第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制方法。
[0036]第六方面，提供一种电路系统，所述电路系统包括处理电路，所述处理电路配置为执行时实现所述的基于串联型混合换流站的海上风电系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于串联型混合换流站的海上风电系统，其特征在于：包括岸上换流站，一个或多个海上换流站，以及一个或多个子风电场；所述岸上换流站的直流侧、一个或多个海上换流站的直流侧用直流电缆串联连接，子风电场与海上换流站的交流侧用交流电缆连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述海上换流站包含二极管整流器、高电位变流器，高通滤波器(HPF)，无功补偿设备(SVG)；所述二极管整流器的交流侧和所述的高电位变流器的交流侧相连，作为海上换流站的交流侧，所述无功补偿设备和所述高通滤波器接入所述二极管整流器的交流侧；所述二极管整流器的正极作为海上换流站的正极，所述高电位变流器的直流侧正极作为海上换流站的负极，所述二极管整流器的直流侧负极与所述高电位变流器的直流侧负极相连；所述二极管整流器用于将交流逆变成直流，将功率从交流侧传递到直流侧；所述高电位变流器用于为子风电场提供启动功率，并补偿部分无功功率；所述无功补偿设备用于补偿二极管整流器和交流电缆产生的无功功率，并滤除二极管整流器产生的谐波电流；所述高通滤波器用于补偿无功功率，并滤除谐波电流。3.如权利要求2所述的二极管整流器，其特征在于，所述电缆为高压海缆连接。4.如权利要求3所述的二极管整流器，其特征在于，所述二极管整流器为12脉动二极管整流器。5.如权利要求2所述的高电位变流器，其特征在于，所述高电位变流器包括变压器，变流器，隔离开关(Si1、Si2)和旁路开关(Sb)。6.一种基于串联型混合换流站的海上风电系统的启动控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1：系统中的岸上换流站，一个或多个海上换流站均处于关闭状态；步骤S2：根据启动控制指令开启岸上换流站，在岸上交流站启动完毕后，进入步骤S3；否则，持续在步骤S2检测是否有启动控制指令；步骤S3：在岸上交流站启动完毕后，启动岸上换流站；步骤S4：在岸上交流站启动完毕后，接通直流电缆开关和交流电缆开关，从而使得子风电场接入完毕。7.如权利要求6所述方法，其特征在于，在所述步骤S1中，子风电场处于常开状态。8.如权利要求6所述方法，其特征在于，当海上换流站处于关闭状态时，其内部包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭高朋，查鲲鹏，杨岳峰，李兰芳，张帆，金雪芬，厍冬瑾，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：