[发明专利]海上风电场非工频输变电系统及其输变电方法

说明书

本发明公开了一种海上风电场非工频输变电系统，涉及电力系统输变电技术领域。它包括多组风机和箱式变压器、海上升压站、海底电缆、岸上变电站和电网；风机与箱式变压器连接；箱式变压器均与海上升压站连接；海上升压站与海底电缆连接；海底电缆与岸上变电站连接；岸上变电站与电网连接。本发明采用中频交流变压技术实现风电升压，能有效减小风机和海上升压站的主变压器的体积和重量，减少风机和海上升压站的桩基础的承载力，便于实现风机和海上升压站的紧凑化设计，提升海上风电厂经济性。本发明还涉及这种海上风电场非工频输变电系统的输电方法。

技术领域

本发明涉及电力系统输变电技术领域，更具体地说它是一种海上风电场非工频输变电系统。本发明还涉及这种海上风电场非工频输变电系统的输变电方法。

背景技术

随着海上风电技术的发展与应用，海上风电场规模趋于大型化，选址趋向深远海；如何提升海上风电输电距离和容量的同时开发出兼备工程实用性和经济性的输变电技术是海上风电送出所面临的重大问题。

传统高压交流输电技术受线损和传输功率限制，一般用于离岸小于50km的近海风电场；高压直流输电技术需要额外在海上和陆上建设两座换流站并配置直流断路器和保护等装置，会增加海上升压站桩基础的建设成本，从而制约其经济性和可靠性，一般用于离岸超过50km的远海风电场；分频输电技术采用低频(约50/3Hz)变压和输电，低频变压器体积和重量大，会增加风机和海上升压站桩基础的建设成本，可用于离岸30-150km的海上风电厂；因此，常规海上风电输变电技术难以同时满足远距离、大容量、工程实用性和经济性等技术要求；需要发展新的海上风电输电技术，在满足远距离大容量输电需求的同时兼备工程实用性和经济性。

目前新开发的风电输电技术主要分为基于低频输电和高压直流输电的风电场输电技术以及基于中频或高频变压器变压的风电场变电技术。基于低频输电和高压直流输电的风电场输电技术采用低频变压技术，会额外增加变压器体积和重量；基于中频或高频变压器变压的风电场变电技术采用中频变压、直流汇集和外送的方式，但是需要增加直流断路器和保护装置，经济性和可靠性会降低。

因此，研发一种能提升海上风电输电距离和容量并同时兼备工程实用性和经济性的海上风电场非工频输变电系统很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种海上风电场非工频输变电系统。

本发明的第二目的是提供这种海上风电场非工频输变电系统的输变电方法。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：海上风电场非工频输变电系统，其特征在于：包括多组风机和箱式变压器、海上升压站、海底电缆、岸上变电站、电网；

所述风机与箱式变压器连接；

多组所述箱式变压器均与海上升压站连接；

所述海上升压站与海底电缆连接；

所述海底电缆与岸上变电站连接；

所述岸上变电站与电网连接。

在上述技术方案中，所述箱式变压器通过集电线路与海上升压站连接。

在上述技术方案中，所述风机包括风力发电机和风机变换器；所述风力发电机通过风机变换器与箱式变压器连接；

在上述技术方案中，所述海上升压站包括主变压器和第一变频器；所述风力发电机通过主变压器与第一变频器连接。

在上述技术方案中，所述岸上变电站包括第二变频器和变压器；所述第二变频器通过变压器与电网连接。

为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：海上风电场非工频输变电系统的输变电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：风机变换器将风力发电机发出的交流电转换成中频低压交流电；