风电直流汇集输电系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种风电直流汇集输电系统，包括风电机组电能直流输出模块，直流电流汇流线路，汇集线路DC/DC升压模块，传输模块及高压直流逆变并网模块；风电机组电能直流输出模块将风机发出交流电转变成直流电能送出，每台风电机组电能直流输出模块包括一台风机，机组整流器，直流断路器，机组侧DC/DC直流升压变流器；直流电流汇流线路将多台风机的直流电流汇集到一对直流母线上；汇集线路DC/DC升压模块可根据系统传输容量选择性对直流电压进行二级升压，并将电能通过高压直流送出，在近并网侧通过高压直流逆变器并网模块并网。
【专利说明】
风电直流汇集输电系统
技术领域
[0001]本发明属于风力发电领域，涉及一种风电直流汇集输电系统。
【背景技术】
[0002]目前风力发电最常见的并网方式为高压交流输电，该方式为，风电机组将自身发出的交流电通过机组侧AC/DC/AC变流器送出，就近通过箱变升压后进行交流线路汇集，汇集后根据系统容量及接入电网等级再次通过变压器进行升压并网。该方式结构清晰，技术成熟，成本较低，但风机箱变及升压变压器的使用增加了系统损耗及成本，同时交流电缆的使用限制了其输送距离。
[0003]风力发电另一种常见的并网方式为高压直流输电，该方式为，风电机组将自身发出的交流电通过机组侧AC/DC/AC变流器送出，就近通过箱变升压后进行交流线路汇集，交流汇集线路通过变压器，高压直流整流器，直流线路，高压直流逆变器逆变并网。该方式目前技术也相对成熟，但在陆上风电场其没有明显的价格优势，海上风电传输距离超过一定的等价距离后，其具有一定的价格优势，但该方式先经过了风机变流器的整流和逆变，后经交流升压后又经过一次整流和逆变的过程，并且风机侧的箱变依然存在，这样虽可提高系统的部分性能，但增加了系统损耗。
[0004]申请号:201510717800.X公开了一种海上风电直流汇聚输电系统及设计方法，重点介绍了一种海上风电直流汇聚输电系统，该系统通过风机整流后进行直流电能汇集，汇集后采用DC-DC变换器进行升压，未考虑到风电机组之间均有一定的距离，若在直流汇集后再进行直流升压，会面临单台风电机组整流侧直流电压低而带来的直流电流过大的问题，以及汇集线路上电流会更加巨大的问题，及由此引起的风电机组至汇集线路间线路损耗增大的问题。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明提出了一种风电直流汇集输电系统，该系统的风机不需配置各自的工频箱式变压器，有效的降低了风机至汇集线之间的线路损耗;而且电能输送不受距离限制，有效的减小了线路走廊及线路投资。
[0006]为实现上述目的，本发明的方案为:
[0007]风电直流汇集输电系统，包括多台风电机组电能直流输出模块，与多台风电机组电能直流输出模块连接，依次设置的直流电流汇流线路、汇集线路DC/DC升压模块、传输线路及高压直流逆变并网模块；
[0008]所述风电机组电能直流输出模块将风机发出的交流电转变成直流电能送出；
[0009]所述直流电流汇流线路将多台风机的直流电流汇集到一对直流母线上；
[0010]所述汇集线路DC/DC升压模块根据系统传输容量对直流电压进行二级升压；
[0011 ]所述传输线路米用直流输电方式传输；
[0012]所述高压直流逆变并网模块包括高压直流逆变器，在靠近并网侧并网。
[0013]进一步，每台风电机组电能直流输出模块包括风机、机组整流器和机组侧DC/DC直流升压变流器。
[0014]进一步，所述风电机组电能直流输出模块还包括直流断路器，直流断路器连接在机组整流器和机组侧DC/DC直流升压变流器之间。
[0015]进一步，所述汇集线路DC/DC升压模块根据风电接入系统的容量选择单个DC/DC升压模块或由多个DC/DC升压模块并联的组成。
[0016]进一步，所述高压直流逆变器选用LCC逆变器或VSC逆变器。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]本发明的风电直流汇集输电系统，使用单台风机机组侧直流第一级升压，可有效降低因单台风机整流器出口电压低导致的直流电流大的问题，同时有效的解决了汇集线路上低压大电流的问题，同时有效的降低了风机至汇集线之间的线路损耗;系统采用直流升压，每台风机不用单独配置工频的箱式变压器，可节省制造工频变压器所用的材料及占地施工；系统使用范围广，可适用于陆上及海上风电场接入;风电场的电能通过高压直流送出，选择在近并网侧逆变并网，充分利用了直流线路损耗低的优势，降低了线路损耗，同时解决了交流电缆太长需要感性无功补偿的问题，使得风电场的电能传输不再受距离限制，同时有效的减小了线路走廊及线路投资。
【附图说明】
[0019]图1本发明的系统结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面将对本发明参照附图进行进一步说明。特别声明，以下的描述本质上只是起到了宏观解释和实例说明的作用，绝不对本公开及其应用或使用进行任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
[0021]如图1所示，一种风电直流汇集输电系统，包括风电机组电能直流输出模块，直流电流汇流线路，汇集线路DC/DC升压模块，传输线路及高压直流逆变并网模块，其中:
[0022]所述风电机组电能直流输出模块将风机发出交流电转变成直流电能送出，每台风电机组电能直流输出模块包括一台风机，机组整流器，直流断路器，机组侧DC/DC直流升压变流器;风电机组电能直流输出模块中的直流断路器可根据系统结构和要求选择使用或者不用；
[0023]所述直流电流汇流线路将多台风机的直流电流汇集到一对直流母线上；
[0024]所述汇集线路DC/DC升压模块可根据系统传输容量对直流电压进行二级升压，汇集线路DC/DC升压模块可根据风电接入系统的容量选择单个DC/DC升压模块或多个DC/DC升压模块并联的方式;所述汇集线路DC/DC升压模块可根据风电场容量等实际需要选择使用或者不用；
[0025]传输线路米用直流输电方式传输；
[0026]高压直流逆变器可选择在靠近并网侧并网，所述高压直流逆变器可根据系统要求选用LCC逆变器或VSC逆变器。
[0027]设计系统时，机组侧DC/DC直流升压变流器可与汇集线路DC/DC升压模块、高压直流逆变器以及风电场系统容量配合设计，具体如下:
[0028]根据风电场的装机容量及远景规划确定风电接入系统的传输容量；
[0029]根据上述系统的传输容量确定高压直流逆变器合理的交流电压和直流电压范围；
[0030]根据上述确定的直流电压范围，确定是否使用汇集线路DC/DC升压模块;如果上述的直流电压过高，考虑到风机至汇集线间的电缆造价及铺设，可使用汇集线路DC/DC升压模块;如果风电接入系统的容量较小，其高压直流逆变器的直流电压相对降低，可直接通过机组侧DC/DC直流升压变流器直接升至直流系统所需电压，不再用汇集线路DC/DC升压模块。
[0031]该系统适用于陆上风电场及海上风电场接入，该系统的风机不需配置各自的工频箱式变压器;该系统可有效降低因单台风机整流器出口电压低导致的直流电流大的问题，同时有效的解决了汇集线路上低压大电流的问题，同时有效的降低了风机至汇集线之间的线路损耗;该系统电能通过高压直流送出，选择在近并网侧逆变并网，充分利用了直流线路损耗低的优势，降低了线路损耗，同时解决了交流电缆太长需要感性无功补偿的问题，使其电能输送不受距离限制，同时有效的减小了线路走廊及线路投资。
[0032]以上所描的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或者等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.风电直流汇集输电系统，其特征在于:包括多台风电机组电能直流输出模块，与多台风电机组电能直流输出模块连接，依次设置的直流电流汇流线路、汇集线路DC/DC升压模块、传输线路及高压直流逆变并网模块； 所述风电机组电能直流输出模块将风机发出的交流电转变成直流电能送出； 所述直流电流汇流线路将多台风机的直流电流汇集到一对直流母线上； 所述汇集线路DC/DC升压模块根据系统传输容量对直流电压进行二级升压； 所述传输线路采用直流输电方式传输； 所述高压直流逆变并网模块包括高压直流逆变器，在靠近并网侧并网。2.根据权利要求1所述的风电直流汇集输电系统，其特征在于:每台风电机组电能直流输出模块包括风机、机组整流器和机组侧DC/DC直流升压变流器。3.根据权利要求2所述的风电直流汇集输电系统，其特征在于:所述风电机组电能直流输出模块还包括直流断路器，直流断路器连接在机组整流器和机组侧DC/DC直流升压变流器之间。4.根据权利要求1-3任一项所述的风电直流汇集输电系统，其特征在于:所述汇集线路DC/DC升压模块根据风电接入系统的容量选择单个DC/DC升压模块或由多个DC/DC升压模块并联的组成。5.根据权利要求1-3任一项所述的风电直流汇集输电系统，其特征在于:所述高压直流逆变器选用LCC逆变器或VSC逆变器。
【文档编号】H02J3/38GK106026171SQ201610498422
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】苟锐锋, 宋志顺, 张万荣, 任军辉, 杨晓平, 刘大鹏, 杨帆
【申请人】中国西电电气股份有限公司