一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，包括：整流侧高压阀组和整流侧低压阀组；整流侧高压阀组用于在风电交流集电系统的启动阶段中，建立风电交流集电系统的交流电压，以使风电交流集电系统启动后，根据风电交流集电系统的输出功率，为整流侧低压阀组提供启动电压，并将交流电转换成直流电送出；整流侧低压阀组用于接收整流侧高压阀组提供的启动电压，当启动电压大于整流侧低压阀组的阈值电压时，则将交流电转换成直流电送出。本发明专利技术解决现有技术中海上风电无源交流系统交流电压难以建立、直流系统启动需要依赖启动电源的技术问题。动电源的技术问题。动电源的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统


[0001]本专利技术涉及电力系统输配电
，尤其涉及一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统。

技术介绍

[0002]海上风电具有风能资源稳定、不占用土地、消纳条件良好的独特优势。中国海上风能资源较为丰富，发展海上风电条件相对优越。为了将海上风电场的电能传输到陆上交流电网，当海上风电场与陆上交流电网之间的距离通常超过100km时，柔性直流输电将带来极大的技术和经济优势。
[0003]基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的柔性直流输电系统由于运行方式灵活、具备无源运行能力的特点，在远海风电送出工程中获得了广泛应用；基于12脉动二极管不控整流器(diode rectifier， DR)的送出方式由于海上平台体积小、造价低等优点，也是海上风电送出极具潜力的备选方案，但其缺乏无源运行能力。SIEMENS公司在2015年推出了基于 DR的海上风电直流送出方案，具备体积小、成本低、运行控制简单的优势，成为未来极具竞争力的备选方案之一。但DR方案需要海上风电场交流侧具备无源运行能力，同时其启动过程需要交流回线、储能设备或启动电源。对于DR送出方案，目前存在的主要难点包括无源系统交流电压难以建立、系统启动需要依赖启动电源。
[0004]为有效解决上述现有技术存在的问题，并充分利用MMC和DR各自的优点，送端结合MMC和DR，构成混合直流并联送出系统，是未来远海风电送出系统的可行方案之一。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术提供了一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，以解决现有技术中海上风电无源交流系统交流电压难以建立、直流系统启动需要依赖外部启动电源输电系统来提供启动电源的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，包括：包括：整流侧高压阀组和整流侧低压阀组；
[0007]所述整流侧高压阀组的第一直流侧与所述整流侧低压阀组的直流侧串联，所述整流侧高压阀组与所述整流侧低压阀组的交流侧共同接入风电交流集电系统；
[0008]所述整流侧高压阀组，用于在所述风电交流集电系统的启动阶段中，建立所述风电交流集电系统的交流电压，以使所述风电交流集电系统启动后，根据所述风电交流集电系统的输出功率，为所述整流侧低压阀组提供启动电压，并将所述风电交流集电系统的交流电转换成直流电送出，从而达到所述风电交流集电系统的稳定运行阶段；
[0009]所述整流侧低压阀组，用于接收所述整流侧高压阀组提供的所述启动电压，当所述启动电压大于所述整流侧低压阀组的阈值电压时，则将所述风电交流集电系统中的交流电转换成直流电送出。
[0010]作为优选方案，所述整流侧高压阀组，还用于在所述风电交流集电系统的稳定运
行阶段中，建立并提供所述风电交流集电系统和所述整流侧低压阀组的稳态交流电压；
[0011]所述整流侧低压阀组，还用于在所述风电交流集电系统的稳定运行阶段中，接收在所述整流侧高压阀组提供的稳态交流电压，实现混合级联直流输电系统的稳态运行。
[0012]作为优选方案，还包括：逆变侧高压阀组和逆变侧低压阀组；
[0013]所述整流侧低压阀组的直流侧接入所述逆变侧低压阀组的直流侧；
[0014]所述逆变侧高压阀组的第一直流侧和所述逆变侧低压阀组的直流侧串联后，所述逆变侧高压阀组的第二直流侧接入所述整流侧高压阀组的第二直流侧；
[0015]所述逆变侧高压阀组用于将所述整流侧高压阀组送出的直流电转换成交流电，所述逆变侧低压阀组用于将所述整流侧低压阀组送出的直流电转换成交流电。
[0016]作为优选方案，所述整流侧高压阀组包括第一换流器，所述整流侧低压阀组包括第二换流器、第三换流器和第四换流器，所述逆变侧高压阀组包括第五换流器，所述逆变侧低压阀组包括第六换流器；
[0017]所述第一换流器用于将所述风电交流集电系统的交流电转换成直流电，所述第五换流器和所述第六换流器均用于将直流电转换成交流电，所述第二换流器、所述第三换流器和所述第四换流器用于将所述风电交流集电系统的交流电转换成直流电。
[0018]作为优选方案，所述第一换流器、所述第五换流器和所述第六换流器均为模块化多电平换流器；
[0019]所述第二换流器、所述第三换流器和所述第四换流器均为12脉动二极管不控整流器。
[0020]作为优选方案，所述第二换流器、第三换流器和第四换流器的输入端分别通过三绕组变压器接入所述整流侧低压阀组的交流侧；
[0021]所述第二换流器、所述第三换流器和所述第四换流器的输出端分别接入所述整流侧低压阀组的直流侧；
[0022]所述整流侧低压阀组的直流侧连接有分别与所述第二换流器、所述第三换流器和所述第四换流器对应的第一直流海缆，所有所述第一直流海缆的另一端共同接入与所述逆变侧低压阀组的直流侧。
[0023]作为优选方案，所述第一换流器的电压输入端通过双绕变压器接入所述整流侧低压阀组的交流侧，所述第一换流器的第一端接入所述整流侧高压阀组的第一直流侧，所述第一换流器的第二端端接入所述整流侧高压阀组的第二直流侧。
[0024]作为优选方案，所述第一换流器和所述第五换流器之间通过第二直流海缆进行传输。
[0025]作为优选方案，所述整流侧高压阀组和所述逆变侧高压阀组之间，以及所述整流侧低压阀组和所述逆变侧低压阀组之间，均接有直流断路器。
[0026]作为优选方案，所述直流断路器用于开断所述整流侧高压阀组和所述逆变侧高压阀组之间的通路，或所述整流侧低压阀组和所述逆变侧低压阀组之间的通路，从而切换电压输出为多电压等级工作模式或单电压等级工作模式。
[0027]相比于现有技术，本专利技术实施例具有如下有益效果：
[0028]本专利技术的技术方案利用整流侧高压阀组与整流侧低压阀组的第一直流侧串联，整流侧高压阀组与整流侧低压阀组的交流侧共同接入风电交流集电系统，并在风电交流集电
系统的启动阶段中，整流侧高压阀组建立系统的交流电压，以使系统启动后，根据系统的输出功率，为整流侧低压阀组提供启动电压，并将风电交流集电系统的交流电转换成直流电送出，使得海上风电机组无需加装额外的储能装置，实现无源系统的启动和运行，保证了输电稳定性。
附图说明
[0029]图1：为本专利技术实施例所提供的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统的结构示意图；
[0030]图2：为本专利技术实施例所提供的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统的具体结构图；
[0031]图3：为本专利技术实施例所提供的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统中模块化多电平换流器的结构图；
[0032]图4：为本专利技术实施例所提供的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统中12脉动二极管整流器的结构图；
[0033]图5：为本专利技术实施例所提供的一种用于海上风电送出的混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，其特征在于，包括：整流侧高压阀组和整流侧低压阀组；所述整流侧高压阀组的第一直流侧与所述整流侧低压阀组的直流侧串联，所述整流侧高压阀组与所述整流侧低压阀组的交流侧共同接入风电交流集电系统；所述整流侧高压阀组，用于在所述风电交流集电系统的启动阶段中，建立所述风电交流集电系统的交流电压，以使所述风电交流集电系统启动后，根据所述风电交流集电系统的输出功率，为所述整流侧低压阀组提供启动电压，并将所述风电交流集电系统的交流电转换成直流电送出，从而达到所述风电交流集电系统的稳定运行阶段；所述整流侧低压阀组，用于接收所述整流侧高压阀组提供的所述启动电压，当所述启动电压大于所述整流侧低压阀组的阈值电压时，则将所述风电交流集电系统中的交流电转换成直流电送出。2.如权利要求1所述的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，其特征在于，所述整流侧高压阀组，还用于在所述风电交流集电系统的稳定运行阶段中，建立并提供所述风电交流集电系统和所述整流侧低压阀组的稳态交流电压；所述整流侧低压阀组，还用于在所述风电交流集电系统的稳定运行阶段中，接收在所述整流侧高压阀组提供的稳态交流电压，实现混合级联直流输电系统的稳态运行。3.如权利要求2所述的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，其特征在于，还包括：逆变侧高压阀组和逆变侧低压阀组；所述整流侧低压阀组的直流侧接入所述逆变侧低压阀组的直流侧；所述逆变侧高压阀组的第一直流侧和所述逆变侧低压阀组的直流侧串联后，所述逆变侧高压阀组的第二直流侧接入所述整流侧高压阀组的第二直流侧；所述逆变侧高压阀组用于将所述整流侧高压阀组送出的直流电转换成交流电，所述逆变侧低压阀组用于将所述整流侧低压阀组送出的直流电转换成交流电。4.如权利要求3所述的一种用于海上风电送出的混合级联直流输电系统，其特征在于，所述整流侧高压阀组包括第一换流器，所述整流侧低压阀组包括第二换流器、第三换流器和第四换流器，所述逆变侧高压阀组包括第五换流器，所述逆变侧低压阀组包括第六换流器；所述第一换流器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝为瀚，孙仕达，黄阳，刘生，谭威，周敏，王建武，施世鸿，王诗超，区晓良，向往，邸世民，孟沛彧，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：