[发明专利]一种海上风电场低频交流输电系统

说明书

本发明涉及电力电网技术领域，具体涉及一种海上风电场低频交流输电系统。包括风力发电机组、集电线路、海上升压变压器、交流海缆、联接变压器、背靠背柔性直流换流器、风场换流变压器和陆上交流电网，所述风力发电机组的输出端通过集电线路与所述海上升压变压器的低压侧连接，所述海上升压变压器的高压侧通过交流海缆与所述联接变压器的低压侧连接，所述联接变压器的高压侧与所述背靠背柔性直流换流器的输入端连接，所述背靠背柔性直流换流器的输出端与所述风场换流变压器的低压侧连接，所述风场换流变压器的高压侧与所述陆上交流电网连接。该输电系统结构简单，易于搭建。

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，具体涉及一种海上风电场低频交流输电系统。

背景技术

近年来，能源环境问题日益严重，给世界各国带来巨大挑战。为了缓解日益严峻的能源环境问题，新能源发电技术得到了大力的推广和广泛研究。其中，风力发电技术是规模最大、技术最成熟的新能源发电技术之一，在世界范围内得到了大量应用。我国风能储量丰富，若能加以利用，则能大大缓解能源环境问题。此外，海上风电场的场址靠近负荷中心，对其进行开发利用不仅能带动风电产业的纵深发展，也能带动我国相关海洋产业和技术的协调发展，具有重要的战略意义，有必要大力发展风力发电技术。

海上风电大规模接入电网，将对电网的电能质量、电压稳定和暂态控制等方面带来挑战。目前，我国已投运的近海风电场大多采用交流海缆送出，这种输电系统具有结构简单的优点。但交流电缆分布电容大，随着输电距离的增加，电缆中流过的无功电流会不断增大，以220kV电缆线路为例，每相每千米为23A，当电缆长度达40km时，每相电容电流可达920A，几乎占用了芯线的全部载流容量。因此，工频交流电缆极限输电距离被限制在较小值，只适合容量较小的近海风电场。

为了解决中远海风电消纳问题，海上风电柔性直流送出成为研究热点。采用柔性直流送出系统，在海上设立换流平台，将交流电在海上转化成直流电，通过直流海缆送到海岸，经逆变后馈入岸上电网。柔性直流输电技术解决了大容量中远海风电送出的技术性问题，在以德国为代表的欧洲已有不少工程应用。我国首个海上风电柔性直流输电送出工程-如东海上风电场柔性直流输电工程已经开始建设。

然而，我国平均3000小时/年的风资源可利用小时数与欧洲5000小时/年的风资源可利用小时数存在一定差距。在我过风资源较少的前提下，采用建设难度过高的海上换流平台来实现风电消纳并不合适。因此，需要一种更简单、更易于搭建的输电系统来解决中远海大容量海上风电的消纳问题尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种海上风电场低频交流输电系统，该输电系统结构简单，易于搭建。

本发明的技术方案为：包括风力发电机组、集电线路、海上升压变压器、交流海缆、联接变压器、背靠背柔性直流换流器、风场换流变压器和陆上交流电网，所述风力发电机组的输出端通过集电线路与所述海上升压变压器的低压侧连接，所述海上升压变压器的高压侧通过交流海缆与所述联接变压器的低压侧连接，所述联接变压器的高压侧与所述背靠背柔性直流换流器的输入端连接，所述背靠背柔性直流换流器的输出端与所述风场换流变压器的低压侧连接，所述风场换流变压器的高压侧与所述陆上交流电网连接。

较为优选的，所述风力发电机组包括输出低频交流电的第一风力发电机组和/或输出工频交流电的第二风力发电机组。

较为优选的，当所述风力发电机组包括第一风力发电机组和第二风力发电机组时，所述背靠背柔性直流换流器为多端背靠背柔性直流换流器，所述多端背靠背柔性直流换流器包括多个整流器和一个逆变器，所述第一风力发电机组、第二风力发电机组分别与一个整流器连接，多个所述整流器均连接至所述逆变器。

较为优选的，还包括第三风力发电机组和海上换流站，所述第三风力发电机组输出端与所述海上换流站连接，所述海上换流站输出端通过直流海缆连接至背靠背柔性直流换流器的逆变器输入端。