一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统及其方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954934A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211598464.8(22)申请日2022.12.12(71)申请人长江勘测规划设计研究有限责任公司地址430010湖北省武汉市解放大道1863号(72)发明人李胜刘海波喻飞叶任时何杰苏毅汪盛波陶轲桂胜强陈新淼(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104专利代理师陈家安(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)H02J1/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统及其方法，该输电系统包括低压和中压汇集两个片区。其中单个片区包含多组海上风机，其输出端连接有直流升压装置；所述直流升压装置通过初级直流汇集线路与海上换流站的输入端连接；所述海上换流站的输出端通过海底交流电缆与岸上变电站的输入端连接；所述岸上变电站的输出端与电网连接。所述初级直流汇集线路包括多条初级低压直流汇集线路和初级中压直流汇集线路。本发明通过中压汇集增加了集电线路汇集距离和容量，低压汇集减小了集电线路的汇集成本，同时采用直流汇集可以充分利用风机拓扑结构，降低了初级汇集线路成本及损耗，同时解决了现有风机单机容量不一且分布欠集中的问题。CN115954934ACN115954934A权利要求书1/2页1.一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，包括低压直流汇集片区和中压直流汇集片区，单个所述片区包含多个风机群，单个所述风机群包含多组海上风机(11)；多组所述海上风机(11)的输出端连接有直流升压装置(113)；所述直流升压装置(113)通过初级直流汇集线路(21)与海上换流站(4)的输入端连接；所述海上换流站(4)的输出端通过海底交流电缆(5)与岸上变电站(6)的输入端连接；所述岸上变电站(6)的输出端与电网(7)连接；其特征在于：所述初级直流汇集线路(21)包括位于所述低压直流汇集片区的多条初级低压直流汇集线路(211)及与其对应的初级低压直流汇集母线(31)和位于所述中压直流汇集片区的多条初级中压直流汇集线路(212)及与其对应的初级中压直流汇集母线(32)，所述直流升压装置(113)分为与所述初级低压直流汇集线路(211)对应的第一直流升压装置(114)和与所述初级中压直流汇集线路(212)对应的第二直流升压装置(115)。2.根据权利要求1所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：所述海上风机(11)包括风力发电机(111)和风机整流器(112)，所述风力发电机(111)通过风机整流器(112)与直流升压装置(113)连接。3.根据权利要求2所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：所述风机整流器(112)与直流升压装置(113)之间设置有直流断路器(110)。4.根据权利要求1所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：单个所述风机群的每台海上风机(11)的容量范围为2MW～14MW。5.根据权利要求1所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：所述低压直流汇集片区的单个风机群的经济容量为25MW，所述初级低压直流汇集线路(211)中单回集电线路的经济长度为3～6km。6.根据权利要求1所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：所述中压直流汇集片区的单个风机群的经济容量为45MW，所述初级中压直流汇集线路(212)中单回集电线路的经济长度为8km～12km。7.根据权利要求1所述的一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电系统，其特征在于：所述海上换流站(4)上设置有与所述初级低压直流汇集母线(31)连接的低压主逆变器(41)、与所述初级中压直流汇集母线(32)连接的中压主逆变器(42)和与两种所述不同电压的主逆变器对应的三绕组变压器(43)。8.一种海上风电多电压等级直流汇集和交流输电方法，其特征在于，包括以下步骤：根据海上风机(11)的不同位置、单机容量以及低压和初级中压直流汇集线路的经济长度，确定海上换流站(4)的位置以及不同海上风机(11)的汇集策略和各个片区中风机群的数量；根据不同海上风机(11)的汇集策略，让与所述海上风机(11)相匹配的风机整流器(112)将其输出的交流电转换为直流电，再由第一直流升压装置(114)和第二直流升压装置(115)根据每台海上风机(11)的直流汇集策略输出得到相应电压等级的直流电，再经初级低压直流汇集线路(211)和初级中压直流汇集线路(212)分别汇流至对应等级的初级低压直流汇集母线(31)和