[发明专利]海上风电直流系统及其控制方法、设备

说明书

本公开提出一种海上风电直流系统及其控制方法、设备，海上风电直流系统包括主电路模块和控制模块；主电路模块包括二极管整流器单元、海上直流电压双向可调换流器单元、岸上直流电压双向可调换流器单元，二极管整流器单元的交流端和海上直流电压双向可调换流器单元的交流端并联连接在海上交流汇集母线上，二极管整流器单元的直流正端经过直流输电线路和岸上直流电压双向可调换流器单元的直流端连接至海上直流电压双向可调换流器单元的直流负端，控制模块与主电路模块连接；控制模块对海上直流电压双向可调换流器单元和岸上直流电压双向可调换流器单元进行控制，以实现海上黑启动、对直流输电线路电流的控制和对二极管整流器单元整流功率控制。

技术领域

本公开涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种海上风电直流系统及其控制方法、设备。

背景技术

随着海上风电技术的发展，海上风电场离岸距离越来越远，高压直流输电已经成为了必然选择。然而，现在工程上的方案是采用基于模块化多电平换流器(ModularMultilevel Converter,MMC)的集中式整流方案。虽然MMC可以为海上风电场提供稳定的交流电压，但是MMC巨大的阀体积也增大了海上换流平台的建设难度，制约了远海风电的发展。

现有的直流输电方案主要包括三种：风机串联式、电流源换流器串联式和二极管整流式。其中(1)风机串联式取消集中式MMC，直接将风机的直流侧串联起来，支撑系统的直流电压，此类技术的缺点是，位于直流线路顶端的风机变压器需要承受整个直流系统对地的直流电压；而风机变压器的容量通常很小。如此高的绝缘要求给风机变压器的绝缘设计带来了极大的挑战；(2)电流源换流器串联式取消集中式MMC，取而代之的是多台中等容量的电流源型换流器，多台电流源型换流器的直流侧串联连接，这类方案的不足是中等容量、大容量的电流源型换流器技术发展还不成熟，难以实现工程应用；(3)二极管整流式是将MMC换成了二极管整流器，由于二极管整流器的体积远小于MMC的体积，因此可以有效地降低海上换流平台的体积，此类方案的主要问题是二极管整流器只能单向传输功率，一方面，这造成在启动阶段，岸上无法为海上提供电源，二极管只能单向传输功率的特性使得系统难以启动；另一方面，在正常运行阶段，当岸上的直流电压确定之后，二极管整流器的输送功率主要由交流电压决定，而此类方案的交流电压由上百台风机共同决定，系统控制十分复杂。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的第一个目的在于提出一种海上风电直流系统，以解决现有技术中使用二极管整流器带来的海上黑启动难以及功率控制复杂问题。

晶闸管换流器消耗无功功率且交流电流含有较大的谐波的问题。

本公开的第二个目的在于提出一种海上风电直流系统的控制方法。

本公开的第三个目的在于提出一种海上风电直流系统的控制设备。

为达上述目的，本公开第一方面实施例提出了一种海上风电直流系统，包括：

主电路模块和控制模块；所述主电路模块包括二极管整流器单元、海上直流电压双向可调换流器单元、岸上直流电压双向可调换流器单元，所述二极管整流器单元的交流端和所述海上直流电压双向可调换流器单元的交流端并联连接在海上交流电网的海上交流汇集母线上，所述二极管整流器单元的直流正端经过直流输电线路和所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流端连接至所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流负端，所述二极管整流器单元的直流负端与所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流正端连接，所述岸上直流电压双向可调换流器单元的交流端与岸上交流电网连接，所述控制模块与所述主电路模块连接；