[发明专利]一种基于可控充电的海上全直流风电场柔性启动方法

说明书

本发明公开了一种基于可控充电的海上全直流风电场柔性启动方法，全直流风电场包含至少一条汇集支路，每条汇集支路连接至少一个直流风电机组，各个汇集支路分别经第一隔离开关与汇集母线连接，直流升压站输入端经第二隔离开关与汇集母线连接，直流升压站输出端经第三隔离开关连接换流站，通过直流升压站根据预设斜率与充电时间的关系逐步充电的方式建立风电场直流汇集系统整体电压，在无需额外配置直流断路器和启动电阻的情况下，实现全直流风电场的安全、无冲击的柔性启动，保证全部隔离开关等电位闭合，确保启动过程中系统中不产生过电压及过电流。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于可控充电的海上全直流风电场柔性启动方法。

背景技术

建设远海风电场，是开发利用海上风能资源，推动能源结构清洁化转型的重要途径，远海风电需经长距离海底电缆传输后方可接入陆地电网，受海缆分布电容影响，采用传统高压交流输电技术难以实现大规模远海风电的有效送出。目前远海风电场通常采用“35kV交流汇集+海上交流升压站+海上柔性直流换流站”或“66kV交流汇集+海上柔性直流换流站”的技术方案。上述方案均采用35kV或66kV中压交流汇集系统实现风电场内部的电能汇集，存在两大突出技术短板：海缆无功损耗问题，难以充分适应大范围海上风电机组的汇集组网需求；需要大量使用工频变压器，造价昂贵，体积重量大，显著增加海上平台载荷。

近年来国内、外学者提出海上风电场直流汇集的新技术概念，如图1所示，采用高增益的机端DC-DC取代传统交流风电机组中的网侧变流器与工频变压器，将机侧变流器输出的直流电压U_link-1(可取±2.5kV)抬升至直流汇集电压U_cl-1(通常为±50kV～±100kV)并实现电能汇集，最终通过安装于海上平台的直流升压站将电压进一步抬升至直流传输电压U_tr-1(通常为±320kV～±500kV)，从而实现高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)跨海传输。采用中、高压直流断路器存在成本高昂，启动步骤复杂，启动时间较长，在启动工程中存在过电压及过电流的问题。

发明内容

因此，本发明提供的一种基于可控充电的海上全直流风电场柔性启动方法，克服了现有技术中采用中、高压直流断路器成本高昂，启动步骤复杂，启动时间较长的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种基于可控充电的海上全直流风电场柔性启动方法，全直流风电场包含至少一条汇集支路，每条汇集支路连接至少一个直流风电机组，各个汇集支路分别经第一隔离开关与汇集母线连接，直流升压站输入端经第二隔离开关与汇集母线连接，直流升压站输出端经第三隔离开关连接换流站；其中，

在直流升压站处于启动状态的情况下，风电场站控系统对各个直流风电机组发出投入指令，控制直流风电机组处于投入状态；

直流升压站接收柔直控制系统发出的系统充电指令，根据预设斜率与充电时间的关系建立电压，进入可控充电状态；

直流风电机组机中的第一直流变换器高压端口的电压与实时监测第一直流变换器高压端口的之差的绝对值小于预设电压阈值时，根据第一直流变换器电压预设比例确定第一直流变换器低压侧端口的输入电压，启动直流风电机组工作。

在一实施例中，直流升压站中的第二直流变换器为双向能流特性的三端口电力电子装置，场侧端口连接汇集母线，网侧端口经高压直流传输海缆连接换流站，直流辅助供电端口通过第二辅助逆变器与三相交流辅助第二供电母线连接，辅助第二供电母线上挂接有发电机。

在一实施例中，所述直流升压站启动的过程，包括：

启动发电机建立三相交流电压辅助第二供电母线及风电场站控系统；

闭合第二隔离开关、第三隔离开关，对高压直流输电传输海缆充电，建立直流升压站网侧端口电压；