【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统的输配电技术，尤其是海上大容量远距离的交流输电系统。
技术介绍
1、全球潜藏的海上风能资源丰富，2021年海上风机新增装机容量超过13.4gw，随着海上风力发电技术的发展，大容量和远距离电能传输成为了一种必然需求，如何实现大容量风电的远距离输送和并网是迫切需要解决的问题。
2、目前海上风力发电传输和并网主要有三种方式：高压直流输电(hvdc)、高压交流输电(hvac)和低频交流输电(lfac)。
3、高压直流输电需要建立海上换流站和陆上换流站，海上风电场输出的交流电能升压后经过海上换流站转换成直流，通过直流海缆送至陆上换流站，电能再次转换成交流后并入陆上电网。因此，高压直流输电架构复杂、成本昂贵，目前难以大规模应用。
4、高压交流输电不需要海上、陆上换流站，仅需海上升压站即可完成高压输电，但是长传输距离下线路阻抗和充电无功显著增大，并存在电能质量问题，需配置动态无功补偿装置和谐波治理装置，降低输电效率和经济效益。因此，高压交流输电架构简单、成本低，但是会受到传输距离的限制，不适宜在远距离（超过80km）输电。
5、低频输电系统（lfac）融合了交直流输电的优势，既能降低线路阻抗对功率传输的影响，又能保留交流输电的电流过零开断等优点，并能够通过控制变频发实现无功补偿和输出指定次数电流电压，但是低频系统中的电力电子变频器成本较高，且随输送容量的增大而升高，因此低频输电系统无法适用于在大容量风电输送。
6、综上所述，单一输电方式无法适应大容量、远距离的海
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种工频-低频混连的海上风电交流送出系统，离岸距离短、小容量的风电通过工频输电单元传输，离岸距离长、大容量的风电通过低频输电单元传输，汇集到工频交流母线后与陆上交流电网连接。该方案充分发挥了工频输电和低频输电的优势，并利用低频输电对工频输电进行动态无功补偿和谐波治理，无需额外配置动态无功补偿装置和谐波治理装置，优化了海上风电系统的经济效益。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于包括陆上交流电网单元、工频输送单元和低频交流输送单元，所述陆上交流电网单元包括工频交流母线和陆上交流电网；
4、所述工频输送单元包括：工频风电场、工频升压变压器、电抗器、工频海缆、工频联接变压器1，其中，工频风电场发出的电能经过工频升压变压器升到高电压，此电压在工频条件下远距离传输，汇集到工频交流母线后与陆上交流电网连接；
5、所述低频输送单元包括：低频风电场、低频升压变压器、电抗器、低频海缆、低频联接变压器、变频单元和工频联接变压器2，其中低频风电场发出的电能经过低频升压变压器升到高电压，并在低频条件下通过低频海缆和电抗器远距离传输，经低频联接变压器与变频单元相连恢复成工频电压，并通过工频联接变压器2汇集到工频交流母线后与陆上交流电网连接。
6、进一步地，所述工频输送单元的输送距离低于低频输送单元的输送距离。
7、进一步地，所述陆上交流电网单元的工频交流母线和陆上交流电网的频率为50hz，所述工频交流输电单元中的工频升压变压器、工频海缆、工频联接变压器1的运行频率为50hz，所述低频输电单元中的低频升压变压器、低频海缆和低频联接变压器的运行频率为16.6hz至20hz，变频单元将16.6hz至20hz的频率变换为50hz，工频联接变压器2的运行频率为50hz。
8、进一步地，所述低频输送单元的变频单元对工频输送单元进行无功功率的动态补偿，并抑制谐波，改善电能质量。
9、进一步地，所述工频海缆和低频海缆的电压等级为220kv，所述工频海缆 和低频海缆至少包含一条传输线路。
10、进一步地，所述低频输送单元的变频单元为电力电子变频单元或者变频电机，所述电力电子变频单元包括矩阵式交交变频器m3c或模块化多电平变频器mmc，其中使用的功率器件为全控型器件。
11、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：根据离岸距离和风电容量为海上风电场选择合适的输电方式，可以综合柔性低频输电传输容量大和交流输电成本低的优势，无需额外配置动态无功补偿装置和谐波治理装置，提高经济效益。
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1.一种工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于包括陆上交流电网单元、工频输送单元和低频交流输送单元，所述陆上交流电网单元包括工频交流母线和陆上交流电网；
2.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述工频输送单元的输送距离低于低频输送单元的输送距离。
3.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述陆上交流电网单元的工频交流母线和陆上交流电网的频率为50Hz，所述工频交流输电单元中的工频升压变压器、工频海缆、工频联接变压器1的运行频率为50Hz，所述低频输电单元中的低频升压变压器、低频海缆和低频联接变压器的运行频率为16.6Hz至20Hz，变频单元将16.6Hz至20Hz的频率变换为50Hz，工频联接变压器2的运行频率为50Hz。
4.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述低频输送单元的变频单元对工频输送单元进行无功功率的动态补偿，并抑制谐波，改善电能质量。
5.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征
6.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述低频输送单元的变频单元为电力电子变频单元或者变频电机，所述电力电子变频单元包括矩阵式交交变频器M3C或模块化多电平变频器MMC，其中使用的功率器件为全控型器件或半控型器件。
...【技术特征摘要】
1.一种工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于包括陆上交流电网单元、工频输送单元和低频交流输送单元，所述陆上交流电网单元包括工频交流母线和陆上交流电网；
2.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述工频输送单元的输送距离低于低频输送单元的输送距离。
3.根据权利要求1所述的工频-低频混连的海上风电交流送出系统，其特征在于，所述陆上交流电网单元的工频交流母线和陆上交流电网的频率为50hz，所述工频交流输电单元中的工频升压变压器、工频海缆、工频联接变压器1的运行频率为50hz，所述低频输电单元中的低频升压变压器、低频海缆和低频联接变压器的运行频率为16.6hz至20hz，变频单元将16.6hz至20hz的频...
【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，谢瑞，陈晴，高洪艺，吴笛，王霄鹤，黄松阁，王宗琦，郦洪柯，吕亚博，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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