CN201821116U - 一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置 - Google Patents

一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置 Download PDF

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刘海波
高光华
赵鑫
杨家胜
朱宜飞
汪建
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Abstract

一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入电网装置，该装置是先将风力发电机发的出低频电力由低频电缆输入至低频变压器变压，变压后的低频电进行整流；然后将低频电进行整流后的直流电经由直流电缆输送至逆变器，将直流电转换为工频电，该工频电经由工频电缆输送至工频升压变压器，进行升压后的高压电输送至电网。它克服现有技术线路总损耗大，输电效率低的缺点；本实用新型既能够增加风电场接入电网的传输容量和传输距离，又能够改善风电场并网电能质量；减少了线路总损耗，提高了输电效率。

Description

一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置
技术领域
本实用新型涉及电力***中低频(频率低于工频50Hz)输电和高压直流输电技术领域，特别涉及一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置。
背景技术
由于风力资源的随机性和风电场规模的不断扩大，尤其是大规模海上风电场的陆续开发，如何增加风电场传输容量和传输距离以及风电场并网对电网电能质量的影响必须引起足够重视。目前，风电场由于规模都较小，一般采用加装无功补偿装置的交流电缆传输并网方式。但是由于交流电缆充电电流的影响，交流电缆传输并网的传输距离和传输容量受到限制。风电场采用高压直流输电技术改善了风电场并网的电能质量，但因多次采用大功率电力电子变流装置，使得***结构复杂，工程造价高，损耗加大。
发明内容
本实用新型提出了一种新的基于低频输电和高压直流输电的风电场接入电网装置，其目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，该装置减少了线路总损耗，提高了输电效率；既能够增加风电场接入电网的传输距离和传输容量，又能够改善风电场接入电网处的电能质量；同时，低频输电和高压直流输电技术的有机结合降低了工程造价，尤其适合应用于大规模风电场。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，其特征在于：包括依次电连接的低频电力传输模块、直流电力传输模块和工频电力传输模块和电网，一组低频电力传输模块由低频电缆、一个风力发电机、一个低频变压器和一个整流器组成，所述低频变压器的一端通过低频电缆与风力发电机连接，所述低频变压器的另一端通过低频电缆与整流器连接；所述的直流电力传输模块由逆变器组成，所述逆变器与整流器之间通过直流电缆连接；所述工频电力传输模块由工频升压变压器组成，所述工频升压变压器与逆变器之间通过工频电缆连接，工频升压变压器再通过工频电缆接入电网，所述的低频电力传输模块有1至20组，全部的低频电力传输模块均经由直流电缆输出至一个直流电力传输模块，直流电力传输模块经由工频电缆连接至工频电力传输模块。
本实用新型具有如下优点：
1)采用低频输电技术，风力发电机出口直接连接低频箱式变压器进行低频能量传递，无需在风力发电机出口与工频箱式变压器之间装设常规变频器，降低了工程造价，减少了能量损耗。
2)采用低频输电和高压直流输电技术相结合的装置，低频输电因降低了线路阻抗使得线路损耗有所减少，直流输电因采用相同截面的导线有功损耗小，因此，减少了线路总损耗，提高了输电效率。
3)采用高压直流输电技术，逆变器本身就是一个无功功率发生器，既可以发出感性无功功率，又可以吸收感性无功功率，无需单独装设无功补偿装置。
4)低频传输线路距离和高压直流传输线路距离的分配可以根据工程的实际情况并结合两种输电技术的特点灵活确定。
5)逆变器的集中控制可以实现风电场每台风电机组有功功率和无功功率的综合调节功能。
6)利用逆变器改善风电场接入电网处的电能质量。
7)一台风力发电机配置一台整流器，通过对与整流器相连的风力发电机的分散控制，可以实现每台风力发电机均工作在理想的转速。
8)直流电缆两端的交流网络电压均可控，因而允许风电场的交流网络和电网保持不同步运行，一旦网络发生故障后，可以迅速恢复至故障前的输电能力。
附图说明
图1为本实用新型一种基于低频输电和高压直流输电技术的风电场接入装置原理图。
图2为图1的一个实施例的结构示意图。
图中：1.风力发电机，2.低频电缆，3.低频变压器，4.整流器，5.直流电缆，6.逆变器，7.工频电缆，8.工频升压变压器，9.电网，A.低频电力传输模块，B.直流电力传输模块，C.工频电力传输模块。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，包括依次电连接的低频电力传输模块A、直流电力传输模块B和工频电力传输模块C和电网9，一组低频电力传输模块由低频电缆2、一个风力发电机1、一个低频变压器3和一个整流器4组成，所述低频变压器3的一端通过低频电缆2与风力发电机1连接，所述低频变压器3的另一端通过低频电缆2与整流器4连接；所述的直流电力传输模块B由逆变器6组成，所述逆变器6与整流器4之间通过直流电缆5连接；所述工频电力传输模块C由工频升压变压器8组成，所述工频升压变压器8与逆变器6之间通过工频电缆7连接，工频升压变压器8再通过工频电缆7接入电网9，所述的低频电力传输模块A有1至20组(也可以根据需要增加组数)，全部的低频电力传输模块A均经由直流电缆5输出至一个直流电力传输模块B，直流电力传输模块B经由工频电缆7连接至工频电力传输模块C。
如图1所示，本实用新型的一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，该装置包括(一)、风力发电机发出低频电力，低频电力由低频电缆输入至低频变压器变压，变压后的低频电进行整流；(二)、低频电进行整流后的直流电经由直流电缆输送至逆变器，将直流电转换为工频电；(三)、工频电经由工频电缆输送至工频升压变压器，进行升压后的高压电输送至电网。
该装置包括风力发电机1、低频电缆2、低频箱式变压器3、整流器4、直流电缆5、逆变器6、工频电缆7和工频升压变压器8。风力发电机1发出的低频电力经低频电缆2连接至低频箱式变压器3，再连接至整流器4，这一过程为低频电力传输过程。采用低频输电技术，风力发电机出口直接连接低频箱式变压器进行低频能量传递，无需在风力发电机出口与工频箱式变压器之间装设常规变频器，降低了工程造价。低频输电因降低了输电***频率可以提高输送容量，在输送相同的功率时只需较少的输电线路从而可以减少工程投资。整流器4将低频电力转换为直流电力，并经直流电缆5连接至逆变器6，这一过程为直流电力传输过程。直流输电因采用相同截面的导线能输送更大功率且有功损耗小，非常适合远距离大容量风电场的电力传输。逆变器6采用合适的控制策略能实现有功功率和无功功率的综合调节且可以改善风电场接入电网的电能质量。逆变器6将直流电力转换为工频电力，并经工频电缆7连接至工频升压变压器8，最后连接至电网9。
如图2所示为基于低频输电和高压直流输电的一台风力发电机配置一台整流器型风电场接入电网装置。整个风电场包含(M1+M2+---+MN)台风力发电机1，N条汇流线路。每台风力发电机1配置一台低频箱式变压器3和一台整流器4。每台整流器4将低频电力转换为直流电力，通过对与之相连的风力发电机1的分散控制，可以实现每台风力发电机1均工作在理想的转速。直流电力经N条汇流线路汇流后送至逆变器6，逆变器6将直流电力转换为工频电力，并经工频电缆7连接至工频升压变压器8，最后连接至电网9。

Claims (1)

1.一种基于低频输电和高压直流输电的风电场接入装置，其特征在于：包括依次电连接的低频电力传输模块(A)、直流电力传输模块(B)和工频电力传输模块(C)和电网(9)，一组低频电力传输模块由低频电缆(2)、一个风力发电机(1)、一个低频变压器(3)和一个整流器(4)组成，所述低频变压器(3)的一端通过低频电缆(2)与风力发电机(1)连接，所述低频变压器(3)的另一端通过低频电缆(2)与整流器(4)连接；所述的直流电力传输模块B由逆变器(6)组成，所述逆变器(6)与整流器(4)之间通过直流电缆(5)连接；所述工频电力传输模块(C)由工频升压变压器(8)组成，所述工频升压变压器(8)与逆变器(6)之间通过工频电缆(7)连接，工频升压变压器(8)再通过工频电缆(7)接入电网(9)，所述的低频电力传输模块(A)有1至20组，全部的低频电力传输模块(A)均经由直流电缆(5)输出至一个直流电力传输模块(B)，直流电力传输模块(B)经由工频电缆(7)连接至工频电力传输模块(C)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114151281A (zh) * 2021-11-05 2022-03-08 上海风领新能源有限公司 风力发电储能***和风力发电储能方法

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