离岸海岛电网互联低频四相输电系统技术方案

本发明专利技术公开了离岸海岛电网互联低频四相输电系统，包括依次相连的新能源低频四相发电机组、低频四相升压站，低频四相升压站通过低频四相交流输电线路连接多个海岛电网，多个海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制；通过新型低频四相输电技术形成远离陆地的几个独立海岛电网的互联，解决现有技术中的离岸海岛输电系统的输电方式可靠性低、输电容量不足，无法满足海岛的供电需求问题。供电需求问题。供电需求问题。

【技术实现步骤摘要】
离岸海岛电网互联低频四相输电系统


[0001]本专利技术属于电力系统输电
，具体涉及离岸海岛电网互联低频四相输电系统。

技术介绍

[0002]近些年随着经济建设步伐的不断加快，我国逐渐重视岛屿中可再生且储量丰富的清洁能源开发，离岸海岛对电能的需求不断加大，岛屿间电网互联对电能输送的能力提出更高的要求。综合利用风能、太阳能等清洁能源发电，利用现有手段进行电能传输，可实现电能供给的海陆互补，减轻沿海经济发达、能耗密集地区的常规化石能源供给压力。合理开发利用海岛资源对促进沿海经济可持续发展，保护海洋生态环境将起到积极作用。
[0003]但是海岛供电领域，由于其特殊的海洋地理条件，海岛供电存在输送距离远、电网电压波动、分布式能源功率出力不可控等问题。特别近年来经济发展迅速，我国各海岛电力负荷呈持续增长趋势，尤其是以旅游业和能源开发为主的海岛，用电负荷增长较快，出现的问题对于海岛长期发展存在限制瓶颈。
[0004]近年来，但在大容量、远距离海岛新能源电网并网场景下，高压柔性直流输电技术由于其具有传输容量、输送距离、系统效率等优势特点，得到了广泛的工程应用。然而采用柔性直流输电方式，则需建设双端换流站及海上平台，投资大，检修维护费用高。此外，直流断路器等技术难题尚未得到有效解决，带来可靠性较低和故障率高等一系列问题。为实现大容量、远距离离岸海岛电能的汇聚输送，离岸海岛互联场景下输电的新方法和新技术迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供离岸海岛电网互联低频四相输电系统，通过新型低频四相输电技术形成远离陆地的几个独立海岛电网的互联，解决现有技术中的离岸海岛输电系统的输电方式可靠性低、输电容量不足，无法满足海岛的供电需求问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，离岸海岛电网互联低频四相输电系统，包括依次相连的新能源低频四相发电机组、低频四相升压站，低频四相升压站通过低频四相交流输电线路连接多个海岛电网，多个海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制。
[0007]本专利技术的特点还在于：
[0008]新能源低频四相发电机组包括多个新能源发电单元，每个新能源发电单元输出端连接一个机侧升压变压器低压侧，每个机侧升压变压器高压侧连接低频四相升压站。
[0009]多个新能源发电单元为风力发电单元、太阳能发电单元、潮汐发电单元中的一种或多种的组合。
[0010]低频四相升压站包括第一低频四相交流汇集母线，第一低频四相交流汇集母线一端连接低频四相发电机组，另一端连接低频四相升压变压器低压侧，低频四相升压变压器
低压侧连接低频四相交流输电线路。
[0011]低频四相升压变压器在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，且各相相位互差90
°
。
[0012]低频四相交流输电线路包括与低频四相升压站相连的第二低频四相交流汇集母线，第二低频四相交流汇集母线连接低频四相交流输电线路，低频四相交流输电线路通过线路汇集母线连接多个海岛电网。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]1)本专利技术采用低频四相交流输配电方案，降低了系统频率，使得输电线路阻抗大大降低，可减少线路充电无功，提高线路的传输能力。在传输线路的选择上，可以选用更小截面积和更少回路的线路，节约单位容量输送成本。
[0015]2)本专利技术中采用低频四相交流输配电方案，一方面，四相输电方式故障的组合类型远远少于六相及以上多相输电线路，不会给故障分析、继电保护的设计与整定增加太大的困难；另一方面，使系统具备容错运行能力，如果某一相线路出现故障，其输电方式可转换为低频三相输电，在保证安全高效输电的同时，提高了输电系统的稳定性与可靠性；
[0016]3)本专利技术中采用的低频四相交流汇集和升压方案，避免建设双端换流站及海上平台，减少了投资成本和运行维护工作量，减少长时间的检修维护次数，进一步增加了利用新能源发电的时间；
[0017]4)本专利技术中海岛之间进行互联，能够在各局部独立系统之间互供电力、互为备用，增强抵御事故的能力；此外，海上输电线路能加强海岛之间的电网联系，增强地区电网运行稳定性和可靠性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术远海风电低频四相交流送出系统的拓扑结构图；
[0019]图2为本专利技术中海上发电场永磁风力发电机组拓扑结构图；
[0020]图3为本专利技术中海上发电场双馈风力发电机组拓扑结构图；
[0021]图4为本专利技术中低频四相交流输电线路空间分布图；
[0022]图5为本专利技术中海岛互联图。
[0023]图中，1.新能源发电单元，2.机侧升压变压器，3.第一低频四相交流汇集母线，4.低频四相升压变压器，5.第二低频四相交流汇集母线，6.低频四相交流输电线路，7.线路汇集母线。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]本专利技术离岸海岛电网互联低频四相输电系统，如图1所示，包括依次相连的新能源低频四相发电机组、低频四相升压站，低频四相升压站通过低频四相交流输电线路连接多个海岛电网，多个海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制。
[0026]新能源低频四相发电机组包括多个新能源发电单元1，新能源发电单元 1输出低频四相交流电能，具有功率密度高、控制自由度高、可以缺相容错运行等优势，每个新能源
发电单元1输出端连接一个机侧升压变压器2低压侧，三个机侧升压变压器2高压侧连接第一低频四相交流汇集母线3一端，另一端连接低频四相升压变压器4低压侧，机侧升压变压器2变比与风力发电单元1输出端电压和第一低频四相交流汇集母线3电压有关；低频四相交流汇集和升压方案能够避免配置大功率海上换流站，减少了投资成本和运行维护工作量，低频四相升压变压器4低压侧连接第二低频四相交流汇集母线 5一端，低频四相升压变压器4在对称负载下运行时，各相电压、电流大小相等，且各相相位互差90
°
；第二低频四相交流汇集母线5另一端连接低频四相交流输电线路6，低频四相交流输电线路6通过线路汇集母线7连接多个海岛电网，多个海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制。
[0027]多个新能源发电单元1为风力发电单元、太阳能发电单元、潮汐发电单元中的一种或多种的组合，风力发电单元包括风力发电机和四相风机变流器，风力发电机根据实际风电机组的容量，可以选用永磁同步发电机或双馈感应发电机，分别如图2和图3所示，四相风机变流器将风力发电机发出的变频变幅交流电转化为低频四相交流电。太阳能发电单元包括太阳能电池方阵、控制器、四相电能变流器，太阳能电池方阵采用单晶硅光伏组件，其单晶硅电池效率在18％左右。控制器对太阳能电池组件输出的直流电能进行调节和控制。水平地面组装角度，根据海岛的实际、地理位置及光照情况，光伏组件设计安装倾角为25
°
左右。四相电能变流器，将太阳能发电站发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.离岸海岛电网互联低频四相输电系统，其特征在于，包括依次相连的新能源低频四相发电机组、低频四相升压站，所述低频四相升压站通过低频四相交流输电线路连接多个海岛电网，多个所述海岛电网之间通过闭环控制实现多个海岛间低频四相电能互送的协调控制。2.根据权利要求1所述离岸海岛电网互联低频四相输电系统，其特征在于，所述新能源低频四相发电机组包括多个新能源发电单元(1)，每个所述新能源发电单元(1)输出端连接一个机侧升压变压器(2)低压侧，每个所述机侧升压变压器(2)高压侧连接低频四相升压站。3.根据权利要求2所述离岸海岛电网互联低频四相输电系统，其特征在于，多个所述新能源发电单元(1)为风力发电单元、太阳能发电单元、潮汐发电单元中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述离岸海岛电网互联低频四相输电系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，蔡国伟，裴忠晨，郭东波，朱帝，王菁月，姜宇，朱炳达，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：