一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站的制作方法

本发明涉及海上风力发电领域，具体涉及一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站。

背景技术：

1、随着我国海上风电的规模化发展，海上风电输电越来越重要，其投资占比也越来越大。柔性直流输电技术是近年发展的输电技术，具有系统稳定、交直流系统相互解耦、有功无功可独立控制、调节方式灵活、占地面积少等诸多优点，尤其适用于远距离、大容量的深远海上风电场的并网送电。目前我国已建设并投运了若干陆地柔性直流科技示范项目，但海上风电场柔性直流送出在国内尚在起步阶段。

2、现有海上风电柔性直流送出技术方案一般采用对称单极输电拓扑，拓扑方案详见图4，该拓扑使用设备少，造价水平低，海上换流站运输安装相对便利，但是该技术一般适用于1000mw～1600mw的送出容量，且可靠性相对略低。随着海上风电项目的进一步深远海化，需要容量更大、更经济合理、海域占用更少的输电方案，则真双极柔性直流输电系统将更为适用，真双极拓扑详见图5。真双极柔性直流输电系统适用于2000mw及以上容量的输电，但是真双极系统的配置复杂、占地空间大，因此海上换流站上部组块尺寸庞大，建造安装困难，施工时间长，结构变形指标难以控制；此外由于船舶运输体量有限，过于庞大的上部组块也会对于运输安装将提出极大挑战，甚至影响工程实施的可行性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站。本发明在兼具换流站功能的同时，不仅能保证工程的可实施性，还能减小施工难度，缩短施工周期。

2、为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

3、一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：包括两个独立的海上换流平台，每个海上换流平台均具有柔性直流系统的单极设备，两个海上换流平台之间通过栈桥结构实现电气与结构互联；两个海上换流平台均具有交流gis区、交流系统、换流变区域、阀厅、直流配电装置区域、辅助系统区、二次控制保护区，在其中任意一个海上换流平台上设置金属回线配电装置区域，金属回线配电装置区域汇集两个海上换流平台直流配电装置区域的中性线直流电能，并将汇流后的直流电能通过金属回线引至陆地。

4、进一步的：两个海上换流平台均由独立的上部组块和下部基础组成，所述交流gis区、交流系统、直流配电装置区域、辅助系统区、金属回线配电装置区域设置在下部基础内，上部组块设置换流变区域、阀厅以及开关室。

5、进一步的：所述栈桥结构具有上功能区和下功能区，下功能区由上至下依次为电气回路一通道、电气回路二通道、辅助系统联络通道，上功能区为检修人员往返通道。

6、进一步的：所述辅助系统区设置有平台供水系统、平台暖通系统、平台动力电源系统，平台动力电源系统将两个海上换流平台形成电气互联。

7、进一步的：所述直流配电装置区域内主要布置直流极线设备和中压直流设备，直流极线设备包括极线桥臂电抗器、直流隔离开关，中压直流设备包括中性线桥臂电抗器、中性线隔离开关、中性线电流互感器。

8、进一步的：所述换流变区域内的主要设备为换流变压器；开关室内主要设置接地开关、避雷器；阀厅内的主要设备为换流阀。

9、进一步的：两个海上换流平台的交流gis区形成共用母线，两个海上换流平台的交流gis区通过gil管廊或高压电缆之间形成风电场交流系统的互联以及容量的相互备用；两个海上换流平台的直流配电装置区域的中性线设备通过直流海缆形成真双极直流系统之间的互联。

10、进一步的：两个独立的海上换流平台的交流gis区、换流变区域、阀厅、辅助系统区在换流站内完全等同布置或以换流站长边为轴线进行对称布置。

11、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

12、1、本发明的柔性直流真双极系统的单极设备布置于独立的平台，配置独立的辅助系统，形成一个完整的单极系统。正常工况下，两个平台均投入运行，通过电气工艺的互联，形成双极运行模式，实现全功率输电。单极故障或者检修模式下，通过其中一极退出运行，另一极可独立运行，形成单极运行模式，实现至少一半功率的输送，提高海上风电工程的可用率以及可靠性。

13、2、本发明将真双极设备分成两个极单独布置，避免了单个平台布置大量双极设备，体积庞大、重量超大的问题，降低钢结构采购、制造成本，具有更高的工程经济性；同时有利于海上施工船舶选型，降低海上施工难度及缩短施工周期，进一步降低项目建设费用。

14、3、本发明的每个平台模块由陆上制造厂制作，平台可由不同实施单位同时作业，或由同一施工单位在不同基地建造施工，缩短陆上施工建设周期。

15、4、本发明的双平台间采用功能分区明确的栈桥结构连接，一方面可保障电气及辅助系统工艺互联，实现系统双极运行；另一方面在满足检修人员往返、物流运输的同时，保证了人员通行的便利性及安全性。

技术特征：

1.一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：包括两个独立的海上换流平台，每个海上换流平台均具有柔性直流系统的单极设备，两个海上换流平台之间通过栈桥结构(1)实现电气与结构互联；两个海上换流平台均具有交流gis区(2)、交流系统、换流变区域(3)、阀厅(4)、直流配电装置区域(5)、辅助系统区(6)、二次控制保护区，在其中任意一个海上换流平台上设置金属回线配电装置区域(305)，金属回线配电装置区域(305)汇集两个海上换流平台直流配电装置区域(5)的中性线直流电能，并将汇流后的直流电能通过金属回线引至陆地。

2.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：两个海上换流平台均由独立的上部组块和下部基础组成，所述交流gis区(2)、交流系统、直流配电装置区域(5)、辅助系统区(6)、金属回线配电装置区域(305)设置在下部基础内，上部组块设置换流变区域(3)、阀厅(4)以及开关室。

3.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：所述栈桥结构(1)具有上功能区和下功能区，下功能区由上至下依次为电气回路一通道(702)、电气回路二通道(703)、辅助系统联络通道(704)，上功能区为检修人员往返通道(701)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：所述辅助系统区(6)设置有平台供水系统、平台暖通系统、平台动力电源系统，平台动力电源系统将两个海上换流平台形成电气互联。

5.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：所述直流配电装置区域(5)内主要布置直流极线设备和中压直流设备，直流极线设备包括极线桥臂电抗器、直流隔离开关，中压直流设备包括中性线桥臂电抗器、中性线隔离开关、中性线电流互感器。

6.根据权利要求2所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：所述换流变区域(3)内的主要设备为换流变压器；开关室内主要设置接地开关、避雷器；阀厅(4)内的主要设备为换流阀。

7.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：两个海上换流平台的交流gis区(2)形成共用母线，两个海上换流平台的交流gis区(2)通过gil管廊或高压电缆之间形成风电场交流系统的互联以及容量的相互备用；两个海上换流平台的直流配电装置区域(5)的中性线设备通过直流海缆形成真双极直流系统之间的互联。

8.根据权利要求1所述的一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，其特征在于：两个独立的海上换流平台的交流gis区(2)、换流变区域(3)、阀厅(4)、辅助系统区(6)在换流站内完全等同布置或以换流站长边为轴线进行对称布置。

技术总结
本发明提供了一种适用于真双极柔性直流系统的海上双平台换流站，包括两个独立的海上换流平台，每个海上换流平台均具有柔性直流系统的单极设备，两个海上换流平台之间通过栈桥结构实现电气与结构互联；两个海上换流平台均具有交流GIS区、交流系统、换流变区域、阀厅、直流配电装置区域、辅助系统区，在其中任意一个海上换流平台上设置有金属回线配电装置区域，金属回线配电装置区域汇集两个海上换流平台直流配电装置区域的中性线直流电能，并将汇流后的直流电能通过金属回线引至陆地。本发明在兼具换流站功能的同时，不仅能保证工程的可实施性，还能减小施工难度，缩短施工周期。

技术研发人员：陈晴,陈杰峰,杨文斌,林斌,孙震洲,傅春翔,谢瑞,施朝晖,杨林刚,郦洪柯,杨飞
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15