一种基于多通道的海上风电直流送出系统及方法

本发明属于海上发电，特别涉及一种基于多通道的海上风电直流送出系统及方法。

背景技术：

1、随着大规模海上风电的开发，海上风电离岸距离正在向越来越远的趋势发展。在此背景下，如何将风电经济和可靠的输送到岸上就成为所面临的关键问题。高压交流输电技术相对成熟，但是电缆电容充电电流问题限制了高压交流输电的传输距离，因此只适合短距离海上风电输送。

2、直流线路没有容抗和感抗，更适合长距离输电，同时直流电缆的成本更低，输电能力更强。当传输距离超过分界点时(一般为50km～80km)，直流输电的成本也将比交流输电更低。综合以上的技术和经济因素，当海上风电场离岸距离较远时，直流输电方式就几乎成为必然的选择，然而如何设计直流输电方式成为了亟待解决的技术问题。

3、因此，需要设计一种基于多通道的海上风电直流送出系统及方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种基于多通道的海上风电直流送出系统，所述系统包括：

2、多通道的海上换流阀结构以及陆上换流阀结构，其中，

3、多通道的所述海上换流阀结构，用于将交流的第一海上风电转换为直流的第二海上风电，其中，多通道海上换流阀结构包括多个海上换流阀和多个海上联接变压器t1，多个海上换流阀的输入端分别通过多个海上联接变压器t1接入多个海上风电机组集群，多个海上换流阀的输出端接入陆上换流阀结构的输入端；

4、所述陆上换流阀结构，用于将直流的第二海上风电转换为交流的第三海上风电后送出。

5、进一步地，

6、所述系统还包括第一陆上联接变压器t2，其中，所述第一陆上联接变压器t2的输入端接入陆上换流阀结构的输出端，所述第一陆上联接变压器t2的输出端通过主网接入点接入交流主网。

7、进一步地，

8、所述海上换流阀包括并联的三个第一桥臂，其中，

9、每个所述第一桥臂均包括第一功率单元、第二功率单元以及两个电感ls1，其中，

10、所述第一功率单元的结构与第二功率单元的结构相同；

11、其中一个所述电感ls1的一端与另一个电感ls1的一端通过第一连接点连接；

12、所述第一功率单元的一端与其中一个电感ls1的另一端连接；

13、所述第二功率单元的一端与另一个电感ls1的另一端连接；

14、三个所述第一功率单元的另一端相互连接后作为海上换流阀的第一输出端；

15、三个所述第二功率单元的另一端相互连接后作为海上换流阀的第二输出端；

16、所述海上换流阀的三个第一连接点与海上联接变压器t1的的三相输出端连接。

17、进一步地，

18、所述陆上换流阀结构包括两个第二陆上联接变压器t3以及串联的第一陆上换流阀和第二陆上换流阀；其中，

19、第一陆上换流阀的输出端与其中一个第二陆上联接变压器t3的输入端连接，所述第二陆上换流阀的输出端与另一个第二陆上联接变压器t3的输入端连接，其中一个第二陆上联接变压器t3的输出端与另一个第二陆上联接变压器t3的输出端连接后作为整个陆上换流阀结构的输出端；

20、所述第一陆上换流阀的第一输入端与第二陆上换流阀的第一输出端连接；第一陆上换流阀的第二输入端作为整个陆上换流阀结构的第一输入端，第二陆上换流阀的第二输入端作为整个陆上换流阀机构的第二输入端；

21、所述整个陆上换流阀结构的第一输入端和第二输入端均与海上换流阀结构输出端连接。

22、进一步地，

23、所述第一陆上换流阀包括并联的三个第二桥臂，其中，

24、每个所述第二桥臂均包括第三功率单元、第四功率单元以及两个电感ls2，其中，

25、所述第三功率单元的结构与第四功率单元的结构相同；

26、其中一个所述电感ls2的一端与另一个电感ls2的一端通过第二连接点连接；

27、所述第三功率单元的一端与其中一个电感ls2的另一端连接；

28、所述第四功率单元的一端与另一个电感ls2的另一端连接；

29、三个所述第三功率单元的另一端相互连接后作为第一陆上换流阀的第二输入端；

30、三个所述第四功率单元的另一端相互连接后作为第一陆上换流阀的第一输入端；

31、所述第一陆上换流阀的三个第二连接点与其中一个第二陆上联接变压器t3的三相输入端连接。

32、进一步地，

33、所述第二陆上换流阀包括并联的三个第三桥臂，其中，

34、每个所述第三桥臂均包括第五功率单元、第六功率单元以及两个电感ls3，其中，

35、所述第五功率单元的结构与第六功率单元的结构相同；

36、其中一个所述电感ls3的一端与另一个电感ls3的一端通过第三连接点连接；

37、所述第五功率单元的一端与其中一个电感ls3的另一端连接；

38、所述第六功率单元的一端与另一个电感ls3的另一端连接；

39、三个所述第五功率单元的另一端相互连接后作为第二陆上换流阀的第一输入端；

40、三个所述第六功率单元的另一端相互连接后作为第二陆上换流阀的第二输入端；

41、所述第二陆上换流阀的三个第三连接点与另一个第二陆上联接变压器t3的三相输入端连接。

42、进一步地，所述第一陆上换流阀的第一输入端与第二陆上换流阀的第一输出端通过接地点连接，其中，所述接地点通过接地极线接地。

43、进一步地，

44、所述第一功率单元以及第二功率单元均包括n个级联的功率模块sm。

45、进一步地，

46、第一功率单元的n个功率模块sm中：第一个功率模块sm的第一级联连接点作为所述第一功率单元的另一端；第n个功率模块sm的第二级联连接点作为所述第一功率单元的一端；其余功率模块sm中，每个功率模块sm的第一级联连接点与上一个功率模块sm的第二级联连接点连接，每个功率模块sm的第二级联连接点与下一个功率模块sm的第一级联连接点连接；

47、第二功率单元的n个功率模块sm中：第一个功率模块sm的第一级联连接点作为所述第一功率单元的一端；第n个功率模块sm的第二级联连接点作为所述第一功率单元的另一端；其余功率模块sm中，每个功率模块sm的第一级联连接点与上一个功率模块sm的第二级联连接点连接，每个功率模块sm的第二级联连接点与下一个功率模块sm的第一级联连接点连接。

48、另一方面，本发明还提供一种基于双通道的海上风电直流送出方法，所述方法包括：

49、利用多通道的海上换流阀结构，将交流的第一海上风电转换为直流的第二海上风电，其中，海上换流阀结构包括多个海上换流阀和多个海上联接变压器t1，多个海上换流阀的输入端分别通过多个海上联接变压器t1接入多个海上风电机组集群，多个海上换流阀的输出端接入陆上换流阀结构的输入端；

50、利用陆上换流阀结构，将直流的第二海上风电转换为交流的第三海上风电后送出。

51、进一步地，所述海上换流阀包括并联的三个第一桥臂，其中，

52、每个所述第一桥臂均包括第一功率单元、第二功率单元以及两个电感ls1，其中，

53、所述第一功率单元的结构与第二功率单元的结构相同；

54、其中一个所述电感ls1的一端与另一个电感ls1的一端通过第一连接点连接；

55、所述第一功率单元的一端与其中一个电感ls1的另一端连接；

56、所述第二功率单元的一端与另一个电感ls1的另一端连接；

57、三个所述第一功率单元的另一端相互连接后作为海上换流阀的第一输出端；

58、三个所述第二功率单元的另一端相互连接后作为海上换流阀的第二输出端；

59、所述海上换流阀的三个第一连接点与海上联接变压器t1的的三相输出端连接。

60、本发明提供了一种基于多通道的海上风电直流送出系统及方法，海上站各自通过直流电缆向陆上站送电，对直流电缆的容量需求降低；而在陆上站，采取集中式大容量换流阀一次性送出，可通过采用大容量开关器件和高纹波紧凑化方案等方式降低陆上站总造价，提高送电能量密度。

61、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。