[发明专利]一种波浪能发电汇集与综合供电系统及其运行控制方法

说明书

本申请公开了一种波浪能发电汇集与综合供电系统及其运行控制方法，所述系统包括波浪能发电系统和柔性直流系统；柔性直流系统包括柔性直流系统送端换流阀、直流母线和柔性直流系统受端换流阀；柔性直流系统送端换流阀的直流接口与柔性直流系统受端换流阀的直流接口之间通过直流母线进行连接；波浪能发电系统包括一个或者多个波浪能发电装置，各个波浪能发电装置经过就地的交流海底电缆汇流后就近接入柔性直流系统送端换流阀的交流接口；柔性直流系统受端换流阀的交流侧接口直接接入并网型或者离网型用电场景中的交流供电网络。解决了目前波浪能发电在高可靠送出和高效利用等方面面临的难题。

技术领域

本发明属于分布式发电并网技术领域，涉及一种波浪能发电并网送出与综合供电技术，尤其涉及一种基于柔性直流的波浪能发电汇集与综合供电系统及其运行控制方法。

背景技术

我国海岸线漫长，海洋能资源丰富，据《中国海洋可再生能源发展年度报告》显示，我国近海海洋能资源蕴藏量约为16.7亿千瓦，技术可开发量超6亿千瓦，离岸岛屿更是众多。这些岛屿无论在自然资源还是战略位置，都有着不可估量的价值，可见我国具备规模化开发利用海洋能的条件和紧迫性，海洋可再生能源的开发利用在改善能源结构、促进低碳发展等方面也将起到不可忽视的重要作用。

近年来，我国对海洋能开发利用工作日益重视，国务院及相关部委在制定的多项法律法规及规划中都明确提出要支持海洋能发展。2017年，国家海洋局印发了《海洋可再生能源发展“十三五”规划》，并明确提出：“大力发展海洋能既是优化能源结构、拓展蓝色经济空间的战略需要，也是开发利用海洋和海岛、维护海洋权益、建设生态文明的重要选择”。海岛能源示范与深远海资源开发紧密结合，也是我国海洋能开发技术的主要发展方向。与“陆能海送”相比，“海能海用、就地取能”从资源品质、生产使用成本、供给灵活度等各方面都具备明显优势。

海洋能发电是海洋能利用的一种重要形式，常见的海洋能发电形式主要有：潮汐能发电、波浪能发电、潮流能发电。其中，波浪能发电利用海浪运动的机械能转换为电能输出，是目前海洋能发电应用和研究的热点之一。全球波浪能流储量平均可达1～10TW，英国海岸线可开采的波浪能储量每年接近50TWh，挪威海岸线为23TWh，日本和美国西海岸的海岸线估计有10～15TWh和25TWh可开发的波浪能资源。我国大陆海岸线长达一万八千公里，波浪能总储量高达7～17TWh，其中渤海、黄海和东海占1TWh，在清洁可再生能源中具有得天独厚的开发潜力。

目前对于波浪能装置的研发与应用多聚焦于波浪能发电装置本体，重点在于突破波浪能发电装置的最大能量捕获技术、波浪能发电装置在恶劣海况下的生存技术。与此同时，由于波浪能资源的广域分散性、偏远性，常规电网难以企及，电网接入成本高、施工难度大，严重制约了波浪能发电的大规模开发利用。目前，对于波浪能发电的利用形式包括离网就地消纳和并网送出两种方式，离网型的波浪能发电系统主要用于就地满足海洋牧场、偏远海岛等并网困难区域的负荷供电问题，并网型波浪能发电系统主要面向波浪能发电集群的并网汇流送出。

对于离网型波浪能发电系统而言，现有的交流离网汇集供电方案会因波浪能发电系统输出功率的波动性以及海底电缆容性无功的影响引起独立供电系统的电压波动，从而影响离网系统的供电可靠性和供电电能质量。

对于并网型波浪能发电系统而言，由于波浪能发电系统输出功率的波动性，因此常规交流并网送出方式将会因海底电缆的容性无功影响引起受端电网的电压波浪与振荡，影响受端电网的安全稳定运行，影响波浪能发电集群的能量利用效率。与此同时，现有波浪能并网汇流送出系统没有考虑与受端区域各类分布式电源的协同优化组网的问题，没有兼顾波浪能与风、光、储等各类分布式电源的协同互补开发。

发明内容