一种海上风电直流送出系统及控制方法与流程

本申请涉及风电，更具体地说，涉及一种海上风电直流送出系统及控制方法。

背景技术：

1、海上风电是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整、实现绿色低碳发展的重要措施。深远海海上风电储量资源丰富，充分发掘深远海风能资源，有助于加快能源转型，深远海风电将成为未来新能源发展的重点。

2、在现有的海上风电送出系统中，当发生受端交流电网故障时，受端换流站输出功率减少，由于风电场的功率难以快速响应，若盈余功率始终维持，直流电压将不断升高直至系统跳闸。当受端交流电网发生交流系统故障后，直流电压、模块电压持续上升，威胁系统安全运行。为避免当受端发生严重持续性故障时导致系统跳闸等问题，通常在海上风电送出系统中的陆上换流站直流侧配置直流耗能装置，实现暂态工况下的盈余功率平衡。但由于陆上换流站直流侧配置的直流耗能装置本身体积大、重量大、成本高，因此陆上换流站直流侧配置直流耗能装置以维持盈余功率平衡的方式仍然存在系统整体体积、重量和成本较高的问题。

3、基于上述情况，本申请提出了一种海上风电直流送出系统及控制方法，在维持盈余功率平衡的同时减少系统整体体积、重量和成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种海上风电直流送出系统及控制方法，取消了陆上换流站直流侧集中配置的直流耗能装置，减少了系统整体体积、重量和成本，同时通过触发调用风电变流器内的风机耗能装置以维持盈余功率平衡。

2、一种海上风电直流送出系统，包括多个海上风电机组、多个风电变流器、海上换流站、陆上换流站和受端交流电网；

3、每一所述海上风电机组对应连接一个风电变流器，多个所述风电变流器互相呈并联并连接在所述海上换流站上；

4、所述风电变流器包括依次连接的风电转换器、风机耗能装置和风电逆变器。

5、可选的，还包括：

6、所述海上换流站与所述风电变流器之间建立有快速通讯通道。

7、一种海上风电直流送出系统的控制方法，应用于上述任一项所述的海上风电直流送出系统，包括：

8、当监测到所述受端交流电网发生交流故障时，获取所述受端交流电网的当前运行功率、交流故障跌落深度以及直流电压波动；

9、根据当前运行功率、交流故障跌落深度计算盈余功率估算值；

10、基于所述算盈余功率估算值和所述直流电压波动确定触发调用的所述风机耗能装置的装置数量和装置容量；

11、按照所述装置数量和所述装置容量触发调用所述风机耗能装置，以维持盈余功率平衡。

12、可选的，在根据当前运行功率、交流故障跌落深度计算盈余功率估算值之后，还包括：

13、若所述盈余功率估算值为负，则不执行对所述风机耗能装置的触发调用；

14、若所述盈余功率估算值为正，则执行基于所述算盈余功率估算值和所述直流电压波动确定触发调用的所述风机耗能装置的装置数量和装置容量的过程。

15、可选的，根据当前运行功率、交流故障跌落深度计算盈余功率估算值，包括：

16、根据所述交流故障跌落深度分别确定故障后三相电压对应的标幺值；

17、根据所述当前运行功率和所述故障后三相电压对应的标幺值，结合系统额定有功功率，计算得到盈余功率估算值。

18、可选的，根据所述当前运行功率和所述故障后三相电压对应的标幺值，结合系统额定有功功率，计算得到盈余功率估算值的计算公式为：

19、

20、其中，p为盈余功率估算值，w0为当前运行功率，ua、ub、uc分别为故障后三相电压对应的标幺值，pnorm为系统额定有功功率。

21、可选的，还包括根据直流电压闭环调整触发调用所述风机耗能装置的装置数量。

22、从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的一种海上风电直流送出系统及控制方法，系统包括多个海上风电机组、多个风电变流器、海上换流站、陆上换流站和受端交流电网。每一海上风电机组对应连接一个风电变流器，通过所述风电变流器互相呈并联并连接在所述海上换流站上。所述海上换流站、所述陆上换流站和所述受端交流电网依次连接。所述风电变流器包括依次连接的风电转换器、风机耗能装置和风电逆变器，所述风电逆变器与所述海上换流站连接。本申请取消了陆上换流站直流侧集中配置的直流耗能装置，减少了系统整体体积、重量和成本。

23、在本申请的控制方法中，当监测到所述受端交流电网发生交流故障时，获取所述受端交流电网的当前运行功率、交流故障跌落深度以及直流电压波动，通过计算盈余功率估算值确定触发调用的所述风机耗能装置的装置数量和装置容量，通过触发调用风电变流器内的风机耗能装置以维持盈余功率平衡。

24、因此，本申请较现有技术一方面通过取消陆上换流站直流侧集中配置的直流耗能装置以减少了系统整体体积、重量和成本，另一方面通过计算盈余功率估算值确定并对应的触发调用风电变流器内的风机耗能装置，同样可以实现维持盈余功率平衡的目的。

技术特征：

1.一种海上风电直流送出系统，其特征在于，包括多个海上风电机组、多个风电变流器、海上换流站、陆上换流站和受端交流电网；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

3.一种海上风电直流送出系统的控制方法，应用于权利要求1或2所述的海上风电直流送出系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据当前运行功率、交流故障跌落深度计算盈余功率估算值之后，还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据当前运行功率、交流故障跌落深度计算盈余功率估算值，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述当前运行功率和所述故障后三相电压对应的标幺值，结合系统额定有功功率，计算得到盈余功率估算值的计算公式为：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括根据直流电压闭环调整触发调用所述风机耗能装置的装置数量。

技术总结
本申请公开了一种海上风电直流送出系统及控制方法，系统包括多个海上风电机组、多个风电变流器、海上换流站、陆上换流站和受端交流电网。所述风电变流器包括依次连接的风电转换器、风机耗能装置和风电逆变器。本申请取消了陆上换流站直流侧集中配置的直流耗能装置，减少了系统整体体积、重量和成本。控制方法中当监测到所述受端交流电网发生交流故障时，通过计算盈余功率估算值确定触发调用的所述风机耗能装置的装置数量和装置容量，通过触发调用风电变流器内的风机耗能装置以维持盈余功率平衡。因此，本申请相较于现有技术，在通过触发调用风电变流器内的风机耗能装置以维持盈余功率平衡的同时，减少了系统整体体积、重量和成本。

技术研发人员：邹常跃,李岩,赵晓斌,卢毓欣,彭发喜,袁智勇,乔学博,侯婷,李凌飞,冯俊杰,黄一洪,史尤杰
受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6