[发明专利]一种海底电缆输电系统分析模型与无功配置方法

说明书

本发明公开了一种海底电缆输电系统分析模型与无功配置方法，通过交联聚乙烯(XLPE)海底电缆、海上升压站，以及无功补偿设备3部分组成典型高压交流(HVAC)输电系统；根据海上风电输电系统特点，提出该系统的电压等级、回路数选择策略，并搭建经济性分析模型；结合海上风电场实际接入情况和电网公司相关技术管理要求，提出海上风电输电系统的配置无功补偿容量方法。本发明提出的海上风电输电系统对目前海上风电建设具有借鉴意义，同时提出的无功控制方法能够让该系统更为有效、合理地开展无功补偿工作，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及基于海上风电的海底电缆输电领域，尤其涉及一种海底电缆输电系统分析模型与无功配置方法。

背景技术

近年来，随着风电场规模的迅速扩大，大规模风电并网给系统带来的影响日益凸显，这直接关系到电网能否安全、稳定的运行。由于风力资源集中的地区往往距离主系统和负荷中心较远，区域的网架结构较为薄弱，加之风电的有功出力具有随风波动的特点，因此风电外送通道上的潮流变化频繁，这对当地电网的电压水平、线路传输功率、短路电流水平和暂态稳定性等多方面造成影响，并且风电渗透比例的增大会使其影响程度进一步增加。因此，为确保电力系统安全、稳定运行，深入研究风电接入带来的影响十分必要。

与此同时海上风电的海底电缆输电是近年来迅速发展起来的输电技术，根据其运行工作特点在交流输电系统中会产生很大的电容电流，从而明显降低电缆输送有功功率的能力，因此适用于交流系统小容量、短距离的电力传输。在目前电网建设与发展中，海底电缆输电系统研究得到了国内外专家学者广泛关注。

海上风电的海底电缆输电技术一般应用于小容量、短距离的电能传输。海底电缆输电工程的建设受地域建设条件、海洋工程条件和施工设备等多种条件限制。该工程建设涉及技术领域广泛，投资规模较大，施工技术复杂。在海底电缆输电系统模型搭建、整个海上风电的海底电缆输电系统投资经济分析模型搭建、电缆输电系统电压等级与回路数的选择策略、海上风电场并网时对电网电能质量的影响、电缆输电系统的无功配置方法等方面存在着许多需要解决的实际问题。其中，海上风电场并网运行的电能质量问题可以不同程度地通过风电场无功功率补偿加以解决。目前，针对海上风电运行特点来开展海底电缆输电系统搭建时，勘测设计行业暂无专门针对海上风电场无功补偿容量的标准或规范，因此对海上风电的海底电缆输电系统及无功配置方法应进行专门研究。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种海底电缆输电系统分析模型与无功配置方法，通过交联聚乙烯(XLPE)海底电缆、海上升压站以及无功补偿设备组成典型高压交流输电系统，根据海上风电输电系统特点提出该系统的电压等级与回路数选择策略，结合海上风电场实际接入情况和电网公司相关技术管理要求，提出海上风电输电系统的配置无功补偿容量方法，解决交流电缆线路中由电容效应引起的无功功率不足的问题。

为实现此目的，本发明所设计的一种海底电缆输电系统分析模型与无功配置方法，包括如下步骤：

S1，根据海上风电输电系统对小容量、短距离电能传输的实际需求，搭建海底电缆输电系统基本模型并设计海上风电接入方案；

S2，根据海底电缆和海上风电系统建设现场实际因素，确定海底电缆输电系统电压等级与回路数的选择策略模型；

S3，根据S2中确定的海底电缆输电系统电压等级与回路数选择策略，建立海底电缆输电系统电缆选型和经济性分析模型；

S4，针对S1和S2建立的基于海上风电的海底电缆输电系统进行无功平衡分析，确立适用于该系统的无功配置方法。

本发明的有益效果为本发明提出的海底电缆输电系统对当前海上风电建设具有借鉴意义，同时提出的无功控制方法能够让该系统更为有效、合理地开展无功补偿工作，提高风力发电机组的并网能力，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的海底电缆输电系统结构示意图；