[发明专利]基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法

说明书

本发明公开了一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法，针对现有基于柴油发电机或储能系统作为风电场离网运行期间运维系统主电源成本过高的问题，本发明提出一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法，通过构网型风电机组与小容量储能设备的协调控制，实现离网运行风电场运维系统的顺利启动，且在启动后可以通过风机作为运维系统主电源。与已有方案相比，本发明可以显著降低工程建设成本，有效解决海上风电场的建设与陆上接入系统线路建设不同步所产生的运维系统供电问题，具有显著的经济效益与良好的应用前景。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法。

背景技术

在海上风电快速发展的同时，风电场建设过程中的一些问题也逐渐暴露出来，风电场的建设与陆上接入系统线路建设不同步就是其中一个重要问题。海上风电场的建成时间往往会受到新能源发电政策的影响，而陆上交流电网的建设则主要由所在地区的电网公司主导，容易出现风电场及送出海缆都已经建成后配套的接入系统线路还没有建成的情况。在这种情况下，海上风电场将在一段时间内无法并网运行，而在这段时间内为了保证风电机组设备所处的环境条件，需要维持海上风电场运维系统的持续可靠运行。因此，在海上风电场离网运行期间运维系统的供电就成为了一个亟需解决的问题。

已有方案考虑通过柴油发电机或储能设备来为离网运行期间海上风电场的运维自供电系统提供电源，实际上，随着海上风电场规模的不断增大，海上风电场运维自供电系统的总功率需求也在同步增长，且需要连续运行很长的时间周期，采用柴油发电机或储能设备作为主要供电电源既不经济，也会存在建设用地不足等否决性制约条件。

随着风力发电技术的不断发展，目前，风力发电控制系统的灵活性已经显著提高。在海上风电场离网运行期间，通过采用风机构网型控制策略，利用风力发电机组作为主要的运维自供电系统电源，同时配合小容量储能设备作为风电机组的启动电源是一种更为经济且可行的解决方案。在该系统中，最大的难题就是通过储能设备与风机机侧换流器、网侧换流器的协同控制，实现系统在离网条件下的顺利启动，因此，亟需提出一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有基于柴油发电机或储能系统作为风电场离网运行期间运维系统主电源成本过高的问题，提供一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法，仅需要在一台风电机组安装容量很小的储能设备，就能够实现海上风电场在离网条件下的顺利启动，且在启动后可以通过风机作为运维系统主电源，可以显著降低工程建设成本。

为了实现上述发明目的，本方法采取如下技术方案：

一种基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法，其特征在于所述基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统包括：储能电池、双向DC/DC变换器、风力发电机、风机机侧换流器、风机直流母线、风机网侧换流器、风机升压变压器、风机断路器、海上交流母线、海上升压站、风电场送出海缆、陆上集控中心断路器；所述风力发电机经过风机机侧换流器，直流母线和网侧换流器接入海上交流电网，再通过风机升压变压器升压至海上交流母线的电压等级，经过风机断路器接入海上交流母线，多个海上风电机组在海上交流母线汇集后，通过海上升压站升压至陆上交流母线的电压等级，再通过海上风电送出海缆及陆上集控中心断路器与陆上交流电网相连；在风电场离网运行期间，陆上集控中心断路器处于断开状态，海上风电场与陆上交流电网未连接；

所述基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统在风电场离网运行期间，选取一台风机作为风电场运维自用电源并网发电，其余风机换流器闭锁，仅运维自用电系统工作；只有作为风电场运维自用电源的风机需要安装储能电池和双向DC/DC变换器，其余风机与常规风电机组结构相同；

所述基于构网型风机的海上风电场运维自供电系统启动方法的特征在于：

系统启动过程开始，首先启动储能电池和双向DC/DC变换器，通过双向DC/DC变换器的控制策略，调节风机直流母线电压至额定值；