本实用新型涉及海岛供电技术领域，特别是涉及一种海上风电场与海岛微电网联合发供电系统。
背景技术：
我国300多万km2(平方千米)海疆分布着上万个岛礁，其中，面积大于 500m2(平方米)的海岛6500多个，400多个岛上有常驻居民。2011年4月国家海洋局公布我国首批176个可供开发的无居民海岛名录，正式拉开科学开发无人岛序幕，标志着我国经济发展将走向海洋并更加关注海洋资源以及偏远海岛的开发。
目前，偏远海岛的电力供应主要有三种方式：(1)在海岛上建设燃油燃气电厂，以柴油发电机或小型燃气机组作为发电电源；(2)在海岛上构建以风电、光伏、柴油发电机/微燃气轮机、储能等为微电源的海岛微电网供电系统；(3) 采用与大陆联网供电方式。
但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：第一种方式，燃油燃气电厂发电效率低、燃料供应不便，并会对环境造成破坏；第二种方式，风电和光伏只能作为补充电能，仍然需要以柴油发电机/微燃气轮机作为主要电源；第三种方式，由于海底电缆建设费用昂贵，单独为偏远海岛建设海底电缆供电成本非常高。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统技术海上风电场与海岛微电网不能互相支持的问题，提供一种海上风电场与海岛微电网联合发供电系统。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种海上风电场与海岛微电网联合发供电系统，包括连接大陆电网的海上风电场电网，连接海上风电场电网的若干第一类海岛微电网，以及连接第一类海岛微电网的若干第二类海岛微电网；
海上风电场电网包括至少两个发电输电模组；发电输电模组包括输电模块、发电模块；输电模块的一端通过第一单母线连接大陆电网，另一端通过分段母线分别连接对应的发电模块、第一类海岛微电网。
在其中一个实施例中，第一类海岛微电网包括第一类海岛降压变压器、第一类海岛负载模块、第二单母线以及第三单母线；
第一类海岛降压变压器的一端连接第二单母线、另一端通过第三单母线连接第一类海岛负载模块；
第二单母线通过第一海底电缆连接分段母线，通过第二海底电缆连接第二类海岛微电网。
在其中一个实施例中，第一类海岛微电网还包括发电装置；
发电装置连接第三单母线、第一类海岛负载模块。
在其中一个实施例中，发电装置包括连接第三单母线的海岛风机发电单元、柴油发电单元以及光伏发电单元；柴油发电单元、光伏发电单元分别连接第一类海岛负载模块。
在其中一个实施例中，海岛微电网还包括储能模块；
储能模块连接发电装置、第一类海岛负载模块以及第三单母线。
在其中一个实施例中统，第一类海岛降压变压器为35kV/10kV型降压变压器或35kV/400V型降压变压器。
在其中一个实施例中，第二类海岛微电网包括第二类海岛降压变压器、第二类海岛负载模块、第四单母线以及第五单母线；
第二类海岛降压变压器的一端连接第四单母线、另一端通过第五单母线连接第二类海岛负载模块；
第四单母线通过第三海底电缆连接第二单母线。
在其中一个实施例中，发电模块包括风电机组单元；
风电机组单元通过分段母线连接输电模块。
在其中一个实施例中，输电模块包括主变压器；
主变压器的一端通过第一单母线连接大陆电网，另一端通过分段母线分别连接对应的风电机组单元、第一类海岛微电网。
在其中一个实施例中，主变压器为220kV/35kV型主变压器。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
将第一类海岛微电网与海上风电场进行连接，第二类海岛微电网与第一类海岛微电网进行连接，实现海岛微电网与海上风电场联合发供电，使得本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统能够利用海上风电场的输电网为众多海岛微电网进行联网供电，保证海岛供电可靠性和经济性，大幅减少了海缆建设的投资；反过来海岛微电网可作为海上风电场的可调负荷，使得海上风电场的运行更加灵活，便于满足电网的调峰调频的要求，而且海岛微电网也可作为海上风电场的事故备用电源，从而减少海上风电场的柴油发电机的配置，从而减少设备投资。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为一个实施例中本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统的结构示意图；
图2为一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图；
图3为另一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图；
图4为又一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图；
图5为一个实施例中本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统的电气接线图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了解决传统技术海上风电场与海岛微电网不能互相支持的问题，图1为一个实施例中本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统提供了一种海上风电场与海岛微电网联合发供电系统实施例1，包括连接大陆电网110 的海上风电场电网120，连接海上风电场电网120的若干第一类海岛微电网130，以及连接第一类海岛微电网130的若干第二类海岛微电网140；
海上风电场电网120包括至少两个发电输电模组122；发电输电模组122包括输电模块1224、发电模块1222；输电模块1224的一端通过第一单母线150 连接大陆电网110，另一端通过分段母线160分段接线分别连接对应的发电模块 1222、第一类海岛微电网130。
其中，第一类海岛微电网和第二类海岛微电网在电网结构完全相同，可根据海岛微电网与海上风电场直接连接的成本的高低，将海岛微电网划分成两类海岛微电网，其中第一类海岛微电网距离海上风电场较近，与海上风电场直接连接的成本低；第二类海岛微电网距离海上风电场较远，与海上风电场直接连接的成本高，通过与距离较近的第一类海岛微电网直接连接，相当于第二类海岛微电网通过第一类海岛微电网间接连接海上风电场。并且海岛上实现自主发电。
输电模块为将发电模块产生的电，进行整合以及电压变换，然后将电能输出给大陆电网或者海岛微电网。发电模块可将风能转换成电能。
单母线可将各电网(本实用新型中是指大陆电网、海上风电场电网以及海岛微电网)中的进出线汇流到单母线中，实现各电网之间的相互连接。其中分段母线采用单母线分段接线方式，每一段连接一个发电输电模组。
具体而言，本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统具备以下四种工作模式：
(1)海上风电场与海岛微电网分别独立发电模式。
在该模式下，海上风电场与大陆电网的连接闭合，海上风电场与海岛微电网的连接断开。发电模块发出的电能经输电模块后经第一单母线送出海底电缆接入大陆电网。
此时，海岛微电网处于孤网运行模式，与海上风电场的连接断开。海岛上能通过自主发电满足海岛上的短期内的用电需求。海岛微电网在该模式下通过配置的能量管理系统进行能量协调控制，形成稳定的独立电网为海岛上的负荷供电。
(2)海上风电场与海岛微电网相联，由海上风电场向海岛微电网供电模式。
在该模式下，海上风电场与大陆电网的连接闭合，海上风电场与海岛微电网相联的连接闭合。当海上风电场发出的电能大于海岛微电网负荷需求时，发电模块发出的电能接至输电模块后，一部分经35kV(千伏)联岛海缆送至海岛微电网，其余电能经输电模块通过高压海底电缆送至大陆电网。当海上风电场发出的电能小于海岛微电网负荷需求时，大陆电网的电能经高压送出海缆倒送至输电模块，降压至35kV后与发电模块发出的电能一同通过35kV联岛海缆为海岛微电网供电。
海岛微电网处于并网运行模式，与海上风电场的连接闭合。海岛上自主发电单元作为冷备用电源，不投入运行。
(3)海上风电场与海岛微电网相联，由海上风电场向海岛微电网供电，海岛微电网作为海上风电场的可调负荷模式。
在该模式下，海上风电场需要参与大陆电网的调峰调频，海上风电场发出的电能在一定的阶段超过能够接入大陆电网容量与微电网基本负荷容量之和。在该模式下需配置能够对海上风电场和海岛微电网进行协调控制的能量管理系统。
海上风电场与大陆电网的连接闭合，海上风电场与海岛微电网相联的连接闭合。海岛微电网处于并网运行模式，与海上风电场的连接闭合。海岛上自主发电单元作为冷备用电源，不投入运行。
当大陆电网需要海上风电场参与调峰调频时，海上风电场的并网容量需满足电网调度要求，此时，海上风电场发出的电能超过调度要求容量与海岛微电网基本负荷容量之和。如通过关停发电模块等方式限制海上风电场的发电容量，将会造成清洁能源的废弃。在本实用新型的模式3下，海岛微电网可看作海上风电场的可调节负荷，由统一配置的能量管理系统根据电网调度指令，协调控制海上风电场和海岛微电网中的可调负荷和储能装置，由可调用电负荷使用海上风电场多余的电能，多余的电能也可储存在储能装置里。该模式能最大限度的利用海上风电清洁能源，使经济效益最大化。
(4)海上风电场与海岛微电网相联，海上风电场与大电网脱开，海岛微电网作为海上风电场的应急备用电源，由海岛微电网向海上风电场提供应急电源模式。
该模式下，海上风电场由于台风或送出海缆故障与大陆电网脱开，此时发电模块无法发电，海上风电场与海岛微电网的连接闭合。
海岛微电网与海上风电场的连接闭合。海岛上自主发电单元投入运行，海岛微电网发出的电能除满足岛内负荷需要外，经35kV联岛海缆送至输电模块分段母线处，为海上风电场提供站用电和应急电源。
需要说明的是，各电网的连接处都安装有电气开关。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，将第一类海岛微电网与海上风电场进行连接，第二类海岛微电网与第一类海岛微电网进行连接，实现海岛微电网与海上风电场联合发供电，使得本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统能够利用海上风电场的输电网为众多海岛微电网进行联网供电，保证海岛供电可靠性和经济性，大幅减少了海缆建设的投资；反过来海岛微电网可作为海上风电场的可调负荷，使得海上风电场的运行更加灵活，便于满足电网的调峰调频的要求，而且海岛微电网也可作为海上风电场的事故备用电源，从而减少海上风电场的柴油发电机的配置，从而减少设备投资，并且大陆电网、海岛微电网与海上风电场构成的系统具备四种工作模式，是得大陆电网、海岛微电网与海上风电场之间实现互相支持，大陆电网、海岛微电网与海上风电场能够更好，更安全的运行。
在一个具体的实施例中，图2为一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图，如图2所示，第一类海岛微电网包括第一类海岛降压变压器、第一类海岛负载模块、第二单母线以及第三单母线；
第一类海岛降压变压器的一端连接第二单母线、另一端通过第三单母线连接第一类海岛负载模块；
第二单母线通过第一海底电缆连接分段母线，通过第二海底电缆连接第二类海岛微电网。
进一步的，第一类海岛降压变压器为35KV/10KV型降压变压器或 35KV/400V型降压变压器。
其中，第一类海岛降压变压器能将由海上风电场电网传输来的电压，经降压处理，输入海岛微电网。第三单母线将海岛上的第一类海岛负载模块汇聚在一条单母线上。可选的，第一类海岛降压变压器可根据实际需要选择35KV/10KV型降压变压器或35KV/400V(伏)型降压变压器，
具体而言，海上风电场电网通过第二单母线将电能传输给第一类海岛降压变压器，第一类海岛降压变压器对输入的电压进行降压后将电能通过第三单母线为第一类海岛负载模块供电。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，利用海上风电场的输电网络实现为众多海岛联网供电，保证海岛供电可靠性和经济性，大幅减少海缆建设的投资。
在一个具体的实施例中，图3为另一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图，如图3所示，第一类海岛微电网还包括发电装置；
发电装置连接第三单母线、第一类海岛负载模块。
进一步的，发电装置包括连接第三单母线的海岛风机发电单元、柴油发电单元以及光伏发电单元；柴油发电单元、光伏发电单元分别连接第一类海岛负载模块。
具体而言，海岛上建设发电装置，能够实现海岛自主发电，进一步的，发电装置分为海岛风机发电单元、柴油发电单元、光伏发电单元以及微燃气轮机。海岛风机发电单元、柴油发电单元、光伏发电单元并入第三单母线。
第一类海岛负载模块中包括普通负载、重要负载、可调负载。柴油发电单元和微燃气轮机可直接为重要负载供电；普通负载和可调负载可通过第三单母线获取电能、也可通过光伏单元供电。
需要说明的是，海岛风机发电单元、柴油发电单元、光伏发电单元以及微燃气轮机发的电能经第一类海岛降压变压器升压，传输给海上风电场电网。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，配套建设海岛微电网，在海岛上建设发电单元、柴油发电单元、光伏发电单元以及微燃气轮机，使得海岛供电更加可靠灵活，既可实现与海上风电场电网联网供电，也可在海缆故障时独立供电，而且可充分利用岛上的风光资源，提高清洁能源的利用率。
在一个具体的实施例中，图4为又一个实施例中本实用新型中海岛微电网的结构示意图，如图4所示，海岛微电网还包括储能模块；
储能模块连接发电装置、第一类海岛负载模块以及第三单母线。
具体而言，海岛微电网上配套建设储能模块，在电能充足时，储能模块能够储存富余的电能作为应急备用；当海岛微电网出现故障，或者供电不足时，储能模块能够临时供电。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，在海岛微电网配套建设储能模块，提高海岛微电网应急处理能力。
在一个具体实施例中，第二类海岛微电网包括第二类海岛降压变压器、第二类海岛负载模块、第四单母线以及第五单母线；
第二类海岛降压变压器的一端连接第四单母线、另一端通过第五单母线连接第二类海岛负载模块；
第四单母线通过第三海底电缆连接第二单母线。
具体而言，第二类海岛微网结构与第一类海岛微网结构相同，此处不再赘述。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，实现为众多海岛微电网联合供电。
在一个具体的实施例中，发电模块包括风电机组单元；
风电机组单元通过分段母线连接输电模块。
进一步的，输电模块包括主变压器；
主变压器的一端通过第一单母线连接大陆电网，另一端通过分段母线分别连接对应的风电机组单元、第一类海岛微电网。
进一步的，主变压器为220KV/35KV型主变压器。
具体而言，海上风电场包含多组风电机单元，其中，各风电机组单元将风能转化为电能，经由主变压器汇合，并升压传输给大陆电网、海岛微电网。优选的，主变压器可选220KV/35KV型主变压器。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，海上风电场与海岛微电网很好的配合，为海岛微电网供电提供良好的支持。
在一个优选的实施例中，图5为一个实施例中本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统的电气接线图，如图5所示，
具体而言，海上升压站(输电模块)以平台形式建设在海上风电场海域，电压等级为220kV。
海上升压站经2回220kV海底光电复合电缆(L1,L2)将电能送至陆地，经陆上集控中心后接入大陆电网。
海上升压站设两台220kV/35kV的主变压器(TM1,TM2)。220kV侧采用单母线接线(M101)，共2回主变进线(103,104)、2回出线(101,102)。35kV侧采用单母线分段接线(M201,M202)。风电机组(G1,G2)经35kV集电海缆(L4,L5) 汇集后接入35kV母线。
海岛微电网经35kV联岛海缆(L3,L6)与海上升压站相联，多个海岛微电网可分别接至2段35kV母线(M201,M202)上。每一回联岛海缆可为一个或多个海岛供电。
海岛微电网设1台降压变压器(TM3)，微电网电压等级可根据微电网规模选择为10kV或400V。联岛海缆为一个海岛供电时，35kV侧采用线变组方式；当为多个海岛供电时，35kV侧采用单母线接线(M203)，连接的其它海岛微电网经海底电缆(L7)接至35kV母线。
需要说明的是，海上风电场电网与海岛微电网联合发供电系统具有以下4 种运行模式：
(1)海上风电场与海岛微电网分别独立发电模式。
在该模式下，海上风电场电网与大陆电网相联的220kV开关闭合(101,102)，海上风电场电网与海岛微电网相联的35kV开关(203,206)断开。风机电机组发出的电能经海上升压站汇集升压后经高压送出海底电缆接入大陆电网。
海岛微电网处于孤网运行模式，与海上风电场电网相联的35kV开关(207) 断开。以海岛微电网中配置的柴油发电机、微燃气轮机、储能装置等可提供稳定电压频率的发电设备作为主电源供电，海岛风机和光伏系统也接入海岛微电网系统。海岛微电网在该模式下通过配置的能量管理系统进行能量协调控制，形成稳定的独立电网为海岛上的负荷供电。
(2)海上风电场与海岛微电网相联，由海上风电场向海岛微电网供电模式
在该模式下，海上风电场电网与电网系统相联的220kV开关闭合(101,102)，海上风电场电网与海岛微电网相联的35kV开关(203,206)闭合。当海上风电场发出的电能大于海岛微电网负荷需求时，风机电机组发出的电能接至海上升压站后，一部分经35kV联岛海缆送至海岛微电网，其余电能经主变升压后通过高压海底电缆送至待大陆电网。当海上风电场发出的电能小于海岛微电网负荷需求时，大陆电网的电能经高压送出海缆倒送至海上升压站，降压至35kV后与风机电机组发出的电能一同送35kV联岛海缆为海岛微电网供电。
海岛微电网处于并网运行模式，与海上风电场电网相联的35kV开关(207) 闭合。海岛微电网中配置的柴油发电机、微燃气轮机作为冷备用电源，不投入运行；海岛风机和光伏系统接入海岛微电网系统；储能系统可根据实际需求选择是否投入。
(3)海上风电场与海岛微电网相联，由海上风电场向海岛微电网供电，海岛微电网作为海上风电场的可调负荷模式。
在该模式下，海上风电场电网需要参与大陆电网的调峰调频，海上风电场发出的电能在一定的阶段超过能够接入大陆电网容量与海岛微电网基本负荷容量之和。该模式下需配置能够对海上风电场电网和海岛微电网进行协调控制的能量管理系统。
海上风电场电网与大陆电网相联的220kV开关闭合(101,102)，海上风电场电网与海岛微电网相联的35kV开关(203,206)闭合。
海岛微电网处于并网运行模式，与海上风电场相联的35kV开关(207)闭合。海岛微电网中配置的柴油发电机、微燃气轮机作为冷备用电源，不投入运行；海岛风机和光伏系统接入海岛微电网系统；储能系统可根据实际需求选择是否投入。海岛微电网建设有如海水淡化、制氢等可调节的用电负荷。
当大陆电网需要海上风电场电网参与调峰调频时，海上风电场电网的并网容量需满足大陆电网调度要求，此时，海上风电场能够发出的电能超过调度要求容量与海岛微电网基本负荷容量之和。如通过关停风机等方式限制海上风电场的发电容量，将会造成清洁能源的废弃。在本实用新型的在该模式下，海岛微电网可看作海上风电场的可调节负荷，由统一配置的能量管理系统根据电网调度指令，协调控制海上风电场和海岛微电网中的可调负荷和储能装置，由可调用电负荷使用海上风电场多余的电能，多余的电能也可储存在储能装置里。该模式能最大限度的利用海上风电清洁能源，使经济效益最大化。
(4)海上风电场与海岛微电网相联，海上风电场与大电网脱开，海岛微电网作为海上风电场的应急备用电源，由海岛微电网向海上风电场提供应急电源模式。
在该模式下，海上风电场电网由于台风或送出海缆故障与大陆电网脱开，此时风机无法发电，与海岛微电网相联的35kV开关(203,206)闭合。
海岛微电网与海上风电场电网相联的35kV开关(207)闭合。海岛中配置的柴油发电机、微燃气轮机等稳定电源投入运行；海岛风机和光伏系统接入海岛微电网系统；储能系统可根据实际需求选择是否投入。海岛微电网发出的电能除满足岛内负荷需要外，经35kV联岛海缆送至海上升压站35kV母线处，为海上风电场提供站用电和应急电源。
本实用新型海上风电场与海岛微电网联合发供电系统各实施例，海岛微电网可作为海上风电场的可调负荷，通过在海岛微电网上建设可调负荷(如海水淡化、制氢等)，可使得海上风电场的运行更加灵活，便于满足电网的调峰调频要求，而且海岛微电网可作为海上风电场的事故备用电源，从而减少海上升压站柴油发电机的配置，减少设备投资和升压站用钢量。当台风期间海上风电场与主电网失去联络时，海岛微电网可向海上升压站供电，提供风机抗台偏航和变桨电源。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。