[发明专利]基于66kV汇集接入的柔性直流海上换流站、系统和控制方法

说明书

本发明公开了基于66kV汇集接入的柔性直流海上换流站、系统和控制方法，柔性直流海上换流站，其特征在于，海上换流站包括联接变压器、柔直换流阀和桥臂电抗器，所述的联接变压器一次侧和海上风电场的汇流母线连接；一次侧和柔直换流阀的输入端连接，柔直换流阀的输出端和桥臂电抗器的第一端连接，电抗器的第二端和直流海缆连接。省去了海上升压站的投资和维护成本。通过增加控制策略，抬升模块电压，减少了换流阀总模块数，降低了电容容值，提高了设备的输送容量，减小了海上风电场的体积和重量，提可以有效地解决海上换流站占地、载重大、成本高等问题，工程实现的技术成本显著降低，具有较好的经济性，对海上风电的大规模开发利用具有重要意义。

技术领域

本发明属于海上风电及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种基于66kV汇集接入的柔性直流海上换流站、系统和控制方法。

背景技术

随着双碳目标下构建以新能源为主体的新型电力系统的提出，以太阳能和风能为代表的新能源逐步替代化石能源。《中国2050高比例清洁能源发展情景暨途径研究》报告指出，到2050 年，中国85％以上的电力需求和60％以上的一次能源需求需由可再生能源满足。风能作为一种重要的可再生能源，总量十分可观。我国的几个风能丰富带主要分布在东南沿海地区、“三北”地区和内陆局部地区，西北内陆地区虽然风能资源丰富，但远离用电负荷中心，当地无法消纳大规模波动性风能，需要集中远距离输送，因此，大规模深远海风电的开发是未来的发展趋势。但由于海底电缆较大的对地电容带来的无功功率及电压波动问题，传统交流输电无法实现远距离输送波动性风能，直流输电成为海上风电输送的唯一选择。

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性高压直流输电具有完整的四象限运行能力，能够对有功功率、无功功率进行独立控制，控制性能更加灵活，能够用于与弱网系统、无源系统的直流输电，尤其适用于连接孤岛系统与可再生能源发电系统，并能够组建多端直流系统。但其较高的成本和庞大的体积是制约MMC换流器在海上直流输电应用的主要因素。因此，如何减少海上风电场直流送出系统的体积和成本、提高系统的可靠性，对于海上风电的大规模开发利用具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种基于66kV汇集接入的柔性直流海上换流站、系统和控制方法，减少海上风电场直流送出系统的体积和成本、提高系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明所述一种基于66kV汇集接入的柔性直流海上换流站，包括联接变压器T_L、柔直换流阀和桥臂电抗器，所述的联接变压器T_L一次侧和海上风电场的汇流母线连接；二次侧和柔直换流阀的输入端连接，柔直换流阀的输出端和桥臂电抗器L的第一端连接，电抗器L的第二端和直流海缆连接。

进一步的，海上换流站包括两个联接变压器T_L。

进一步的，联接变压器T_L的一侧为三角形接线方式。

进一步的，所述柔直换流阀包括上桥臂和下桥臂，上桥臂的输出端与桥臂电抗器L₁的输入端连接，桥臂电抗器L₁的输出端与直流侧正极连接；下桥臂的输出端与桥臂电抗器L₂的输入端连接，桥臂电抗器L₂的输出端与直流侧负极相连接。

进一步的，柔直换流阀为基于MMC的模块化多电平换流阀，其功率单元为半桥子模块，运行电压为2.3kV。

一种海上风电柔直送出系统，包括汇流母线和上述的海上换流站，所述汇流母线一端和海上风电场连接，另一端和海上换流站的输入端连接；所述海上换流站的输出端通过直流海缆与陆上换流站的输入端连接，所述陆上换流站的输出端与陆上电力系统连接；所述海上换流站的输入端和海上风电场输出的电压相等。

上述的海上换流站的控制方法，包括以下步骤：