[发明专利]用于风力涡轮和风力涡轮发电站的电力传输系统及其操作方法

说明书

技术领域

本文描述的主题一般涉及风力涡轮，以及更具体来说，涉及用于地理上隔离的风力涡轮发电站中的风力涡轮的电力传输系统及其黑启动性能。

背景技术

一般地，风力涡轮包括转子，其包括具有多个叶片的可旋转毂组装件。叶片将风能转换成机械旋转转矩，该转矩经转子驱动一个或多个发电机。这些发电机有时但不总是通过变速箱与转子旋转地耦合。变速箱为发电机加速转子的固有低转速，以有效率地将旋转机械能转换成电能。也存在无齿轮直接驱动风力涡轮。转子、发电机、变速箱和其他组件典型地安装在箱体中或工作舱中，箱体或工作舱位于包括桁架或管式塔架的基座上。生成的电力经至少一个电连接传输到电网。此类公知的风力涡轮典型地经公知的全功率转换组装件耦合到电网。此类公知的全功率转换组装件包括将发电机生成的交流电(AC)转换成直流电(DC)的整流器部分和将DC转换成预定频率和电压振幅的AC的逆变器。

至少一些公知的风力涡轮在物理上设在遥远的地理区域或物理接近困难的区域，如离岸安装。可以在物理上将这些风力涡轮一起嵌套在共同地理区域中，以形成风力涡轮发电站并将其电耦合到共同的AC收集器系统。许多这些公知的风力涡轮发电站包括电耦合到AC收集器系统的、分离的全功率转换组装件。分离的全功率转换组装件的整流器部分设在关联的风力涡轮的紧靠附近，而分离的全功率转换组装件的逆变器部分设在远程设施中，如基于陆地的设施。典型地经水淹没的高电压直流(HVDC)电力电缆来电连接此类整流器和逆变器部分。

公知的风力涡轮包括促进此类风力涡轮的运转的支承设备，例如，叶片节距驱动电动机和润滑油泵电动机。而且，此类设备典型地设在机舱或塔架中。而且，许多公知的风力涡轮包括辅助电力设备，其接收风力涡轮发电站中的发电机生成的至少一部分电功率，以促进经AC收集器系统对此类支承设备的供电。风力涡轮发电站中的单个风力涡轮发电机典型地具有足够的电力生成能力，用于对从服务移除的剩余风力涡轮的设备供电。

在远程发电站中的所有风力涡轮发电机均从服务中移除的情况中，必须使用向辅助电力设备和关联的风力涡轮支承设备传输电力的一备选方法来促进重新启动至少一个风力涡轮发电机，即执行风电场的黑启动。一种此类方法是提供本地设在塔架附近或塔架内的附加设备，例如，柴油机动力发电机。另一个此类方法可以包括独立的电力传输设备，其一些部分可能需要设在塔架和/或基于陆地的设施内，这些部分经独立的电缆耦合。此类附加设备需要增加的基本建造成本和远程风力涡轮发电站的增加的运行维护成本。

发明内容

在一个方面中，提供一种操作风力涡轮的方法。该方法包括经由交流(AC)电源对功率转换组装件的至少一部分赋能。该方法还包括经功率转换组装件将AC功率转换成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。该方法还包括通过DC电力传输线路传输DC分量和AC分量。该方法还包括将DC分量与AC分量分离。该方法还包括将AC分量传输到至少一个风力涡轮电装置。

在另一个方面中，提供用于电力发电机的电力传输系统。该电力传输系统包括高电压直流(HVDC)导体。该系统还包括耦合到HVDC导体的功率转换组装件。该功率转换组装件配置成调制直流(DC)功率以生成DC分量和交流(AC)分量。该系统还包括耦合到功率转换组装件的电装置，该电装置配置成从AC分量移除DC分量。

在又一个方面中，提供一种执行设在风力涡轮发电站中的风力涡轮的黑启动的方法。该方法包括将多个风力涡轮的每个耦合到交流(AC)收集器系统，以使得AC收集器系统基本是每个风力涡轮的唯一电力源。该方法还包括将从AC电网传送的AC功率转换成具有直流(DC)分量和AC分量的DC功率。该方法还包括通过DC电力传输线路传输DC分量和AC分量。该方法还包括将DC分量与AC分量分离。该方法还包括将AC分量传送到AC收集器系统。

附图说明

图1是现有技术的风力涡轮发电站电力传输系统的示意图。

图2是示范风力涡轮发电站辅助电力传输系统的示意图。

图3是可以与图2所示的风力涡轮发电站辅助电力传输系统一起使用的示范耦合和功率调整系统的示意图。

图4是操作图2和图3所示的风力涡轮发电站辅助电力传输系统的示范方法的流程图。

图5是执行设在图1和图2所示的风力涡轮发电站中的风力涡轮的黑启动的示范方法的流程图。

具体实施方式