基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统及控制方法，属于电力电子技术领域，该系统包括：海上风电场、海上换流站、正负极海底直流海缆、陆上换流站和陆上电网；所述海上风电场的交流侧经海上交流母线与所述海上换流站的交流侧相连；所述海上换流站的直流侧经正负极海底直流海缆与所述陆上换流站的直流侧相连；所述陆上换流站的交流侧与所述陆上电网相连。本发明专利技术能够兼容常规直流和柔性直流两方面的技术优势，造地低、占地少，所需子模块数量少，可实现海上平台轻型化，无需无源滤波器，能适用于在海上风电的构网和跟网两种不同应用情景下的海上风电场并网送电场合。同应用情景下的海上风电场并网送电场合。同应用情景下的海上风电场并网送电场合。

【技术实现步骤摘要】
基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统及控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，特别是涉及基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统及控制方法。

技术介绍

[0002]目前海上风电已经进入了规模化、商业化发展阶段，且呈现由近海到远海、由浅水到深水、由小规模示范到大规模集中开发的特点。为获取更多的海上风能资源，未来海上风电项目将逐渐向深远海发展。由于电缆充电效应，深远海风电长距离电缆输送的唯一可行工程方案是直流输电方案，然而现阶段直流方案一般采用基于柔性直流输电技术的方案，功率器件众多，干式电容器容值大、体积重、造价昂贵，需要解决痛点问题主要有二，一是如何实现平台轻型化，二是如何实现工程造价降低。
[0003]基于晶闸管的常规直流具有造价低廉、技术成熟等优点，但是不具有孤岛构网控制特性，无法为新能源机组提供并网电压；同样的，基于二极管不控整流单元的直流输电方案造价更为低廉，但与常规直流面临同样问题，即无法为孤岛海上风电提供并网电压。此外，常规直流输电还需配置大量无源滤波器，以补偿其消耗的无功功率和产生的谐波。
[0004]如何考虑融合常规直流成本低廉和柔性直流控制灵活等优点，更好实现大规模深远海海上风电并网消纳是未来技术发展的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统及控制方法，该方法能够兼容常规直流和柔性直流两方面的技术优势，造地低、占地少，所需子模块数量少，可实现海上平台轻型化，无需无源滤波器，能适用于在海上风电的构网和跟网两种不同应用情景下的海上风电场并网送电场合。
[0006]基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统，包括：海上风电场、海上换流站、陆上换流站和陆上电网；海上换流站包括：SVG单元和六脉动二极管不控整流单元；SVG单元并联布置在六脉动二极管不控整流单元与换流变压器之间；每个六脉动二极管不控整流单元配置一套SVG单元，SVG单元与六脉动二极管不控整流单元构成一个整体；SVG单元负责电压频率支撑和有源滤波，六脉动二极管不控整流单元负责有功功率传输；陆上换流站包括：SVG单元和闸管整流单元；闸管整流单元为两个六脉动晶闸管整流单元构成的十二脉动整流单元；SVG单元并联布置在六脉动晶闸管整流单元与换流变压器之间；
每个六脉动晶闸管整流单元配置一套SVG单元，SVG单元与六脉动晶闸管整流单元构成一个整体；SVG单元负责无功功率补偿和有源滤波，六脉动晶闸管整流单元负责有功功率接受和直流侧电压确定；两个六脉动晶闸管整流单元间引出接地点，整个海上风电不控整流直流系统只在受端直流侧配置接地点；海上风电场的交流侧与海上换流站的交流侧相连；海上换流站的直流侧与陆上换流站的直流侧相连；陆上换流站的交流侧与陆上电网相连。
[0007]优选地，二极管不控整流单元为两个六脉动二极管整流单元构成的十二脉动整流单元，用于将海上风电场输出的有功功率输送到直流侧，进行整流后传送到陆上换流站。
[0008]优选地，SVG单元由三个支路呈星型连接构成，每个支路由多个全桥子模块级联后串接一个缓冲电抗器。
[0009]优选地，在第一个SVG单元和第二个SVG单元中性点配置一个快速开关；在第一个六脉动晶闸管整流单元和第二个六脉动晶闸管整流单元之间配置一个快速开关。
[0010]优选地，陆上换流站还包括在陆上换流站设置启动回路，具体为：陆上换流站启动回路配置在陆上站换流变压器网侧；启动回路集成电流测量装置、启动电阻器和带单刀的隔离开关的成套启动装置。
[0011]海上换流站和陆上换流站变压器两侧配置幅相校正器，根据系统特性、谐振风险优化幅相校正器的型式和参数。
[0012]优选地，基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统控制方法，包括：陆上交流电通过启动电阻对陆上SVG单元进行不控充电；当电压达到限定值，陆上交流电对陆上SVG单元进行可控充电直到将陆上SVG单元充到额定电压值；陆上SVG单元达到额定电压后，陆上交流电对海上SVG单元进行可控充电，直到海上SVG达到额定电压值，此时基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统启动完成。
[0013]优选地，SVG的海上风电不控整流直流输电系统启动后，还包括：陆上换流站六脉动晶闸管整流单元采用定直流电压控制、SVG单元采用定无功功率控制，海上换流站SVG采用定交流电压和交流频率控制；逐步并网海上风电场的海上风电风机。
[0014]优选地，基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统控制装置，包括：第一陆上充电模块，用于陆上交流电通过启动电阻对陆上SVG单元进行不控充电；第二陆上充电模块，用于当电压达到限定值，陆上交流电对陆上SVG进行可控充电直到将陆上SVG单元充到额定电压值；海上充电模块，用于陆上SVG达到额定电压后，陆上交流电对海上SVG进行可控充电，直到海上SVG单元达到额定电压值。
[0015]优选地，一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现任一项基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统控制方法的步
骤。
[0016]本专利技术送端采用基于SVG的二极管整流单元、受端采用晶闸管整流单元，相较于现在主流的柔性直流输电系统，减少了子模块数量、IGBT数量和电容数量，体积重量有效降低，具有造价便宜、技术成熟、平台轻便等优点，极具技术经济竞争力；本专利技术送端采用二极管不控整流单元，在启动过程中，陆上换流站通过预充电海上站SVG，实现海上风电场黑启动；正常运行时，海上站SVG配合二极管阀实现有功功率输送和交流电压确定，其中SVG单元为海上风电场提供并网电压；本专利技术无需更改现有海上风电场控制策略，采用的都是成熟的技术，无需太大新技术研发，可以快速实现工程实施，具有重要的推广意义，因此，本专利技术可以广泛应用于海上风电柔性直流输电
中。
附图说明
[0017]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，标示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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。
[0019]图1为本专利技术的系统结构图；图2为本专利技术的流程方法图；图3为本专利技术的六脉动二极管整流单元示意图；图4为本专利技术的基于全桥子模块的SVG单元的结构示意图；图5为本专利技术的六脉动晶闸管单元示意图。
具体实施方式
[0020]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，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。
[0021]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统，其特征在于，包括：海上风电场、海上换流站、陆上换流站和陆上电网；所述海上换流站包括：SVG单元和六脉动二极管不控整流单元；所述SVG单元并联布置在所述六脉动二极管不控整流单元与换流变压器之间；每个所述六脉动二极管不控整流单元配置一套SVG单元，所述SVG单元与所述六脉动二极管不控整流单元构成一个整体；所述SVG单元负责电压频率支撑和有源滤波，所述六脉动二极管不控整流单元负责有功功率传输；所述陆上换流站包括：SVG单元和闸管整流单元；所述闸管整流单元为两个六脉动晶闸管整流单元构成的十二脉动整流单元；所述SVG单元并联布置在所述六脉动晶闸管整流单元与换流变压器之间；每个所述六脉动晶闸管整流单元配置一套所述SVG单元，所述SVG单元与所述六脉动晶闸管整流单元构成一个整体；所述SVG单元负责无功功率补偿和有源滤波，所述六脉动晶闸管整流单元负责有功功率接受和直流侧电压确定；所述两个六脉动晶闸管整流单元间引出接地点，整个海上风电不控整流直流系统只在受端直流侧配置接地点；所述海上风电场的交流侧与所述海上换流站的交流侧相连；所述海上换流站的直流侧与所述陆上换流站的直流侧相连；所述陆上换流站的交流侧与所述陆上电网相连。2.根据权利要求1所述的基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统，其特征在于，所述二极管不控整流单元为两个六脉动二极管整流单元构成的十二脉动整流单元，用于将海上风电场输出的有功功率输送到直流侧，进行整流后传送到陆上换流站。3.根据权利要求1所述的基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统，其特征在于，所述SVG单元由三个支路呈星型连接构成，每个所述支路由多个全桥子模块级联后串接一个缓冲电抗器。4.根据权利要求1所述的基于SVG的海上风电不控整流直流输电系统，其特征在于，在第一个SVG单元和第二个SVG单元中性点配置一个快速开关；在第一个六脉动晶闸管整流单元和第二个六脉动晶闸管整流单元之间配置一个快速开关。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，李明，吴方劼，薛英林，申笑林，赵峥，田园园，梁晨光，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：