專利名稱：一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電經(jīng)直流輸電接入交流電網(wǎng)的混合型兩端直流輸電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
按照國(guó)家風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，山東沿海、江蘇沿海將分別建設(shè)兩個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)的海上風(fēng)電基地。通常有交流并網(wǎng)和直流并網(wǎng)兩種并網(wǎng)方式。采用交流并網(wǎng)方式，由于電纜的充電效應(yīng)，當(dāng)海上風(fēng)電場(chǎng)距離陸上交流電網(wǎng)較遠(yuǎn)時(shí)，電纜的輸電功率大大下降。為此，對(duì)于遠(yuǎn)離陸地的海上風(fēng)電場(chǎng)，一般采用直流并網(wǎng)方式。Lie Xu等人的"Grid Integration of Large DFIG-Based Wind Farms Using VSC Transmission，，(IEEE Transactions on power systems, 2007, 22 (3), 976 984)提及了一種利用兩端輕型直流輸電系統(tǒng)將海上風(fēng)電場(chǎng)接入交流電網(wǎng)的方案。具體方案為在海上和陸地分別建設(shè)一個(gè)電壓源型換流器，兩個(gè)電壓源型換器對(duì)應(yīng)的直流母線通過(guò)海底電纜聯(lián)接在一起，構(gòu)成一個(gè)電壓源型兩端直流輸電系統(tǒng)。海上風(fēng)電場(chǎng)的所有風(fēng)電機(jī)組通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的集電系統(tǒng)聯(lián)接至海上電壓源型換流器的交流母線上。周宏林等人的“遠(yuǎn)距離大型DFIG風(fēng)電場(chǎng)的混合型HVDC建模及控制”(電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010,25(1 )提及了一種利用基于電流源型換流器的兩端直流輸電系統(tǒng)將海上風(fēng)電場(chǎng)接入至陸地交流電網(wǎng)的方案。具體方案為在海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)一個(gè)基于晶閘管的電流源型換流器和靜止同步補(bǔ)償器，在陸上交流電網(wǎng)建設(shè)一個(gè)基于全控器件的電流源型換變器， 兩個(gè)電流源型換器對(duì)應(yīng)的直流母線通過(guò)海底電纜聯(lián)接在一起，構(gòu)成一個(gè)混合型直流輸電系統(tǒng)。Wulue Pan^AWHybrid Multi-terminal HVDC System for Large Scale Wind Power" (Power Systems Conference and Exposition, 2006) 了—禾中禾Uffit昆
直流輸電系統(tǒng)將多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)接入至交流電網(wǎng)的方案。具體方案為在每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)端建設(shè)一個(gè)電壓源型換流器，在受端電網(wǎng)建設(shè)一個(gè)更大功率的電流源型換流器，所有電壓源型換流器的直流母線經(jīng)直流線路聯(lián)接在一起后通過(guò)一條公共直流輸電線路與電流源型換流器的直流母線聯(lián)接。上述Lie Xu等人的方案要求在海上風(fēng)電場(chǎng)和陸上交流電網(wǎng)上都建立電壓源型換流器，而電壓源型換流器相比于電流源型變流器，其成本高，損耗大，當(dāng)陸上交流網(wǎng)架較強(qiáng)時(shí)，沒(méi)有必要在陸上電網(wǎng)建設(shè)電壓源型變流器。周宏林等人的方案中由于海上風(fēng)電場(chǎng)采用電流源型換流器，其占地面積大，需要建設(shè)巨大的海上平臺(tái)以承載電流源型換流器，海上平臺(tái)建設(shè)成本高。Wulue Pan等人的方案是一種多端直流輸電系統(tǒng)，所有電壓源型換流器的直流母線聯(lián)接在一起，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)間的直流輸電線路或公共直流輸電線路發(fā)生故障時(shí)，所有電壓源型換流器都會(huì)中斷供電，所有風(fēng)電場(chǎng)的電能輸送受阻，為此該方案的供電可靠性較差。同時(shí)，當(dāng)該方案應(yīng)用到海上風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)，由于多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)一般距離較遠(yuǎn)，將它們各自的換流器通過(guò)海底電纜聯(lián)接在一起，在海底電纜敷設(shè)方面會(huì)大幅增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)兩端直流輸電系統(tǒng)，采用高供電可靠性，低成本的直流輸電技術(shù)將海上風(fēng)電場(chǎng)接入至網(wǎng)架較強(qiáng)的陸上交流電網(wǎng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案 在風(fēng)電場(chǎng)附近建設(shè)一個(gè)基于全控器件的電壓源型換流器，將風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)接至電壓源型換流器的交流母線上，在陸上交流電網(wǎng)建設(shè)一個(gè)基于晶閘管的電流源型換流器，電流源型換流器的交流母線聯(lián)接至陸上交流電網(wǎng)，將電壓源型換流器和電流源型換流器對(duì)應(yīng)的直流母線通過(guò)直流輸電線路聯(lián)接在一起，構(gòu)成一個(gè)混合型直流輸電系統(tǒng)。混合型直流輸電系統(tǒng)中的輸電線路可以采用架空輸電線或電力電纜。類似傳統(tǒng)基于電流源型換流器的兩端直流輸電系統(tǒng)，混合型直流輸電系統(tǒng)可以采用雙極性接線和單極性接線兩種接線方式。本發(fā)明中的電壓源型換流器是基于全控型開(kāi)關(guān)器件的，其具體拓?fù)淇梢允侨鄡呻娖叫蛽Q流器，鉗位型多電平電壓源換流器，級(jí)聯(lián)型多電平換流器，模塊化多電平電壓源換流器以及多脈波電壓源換流器等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性體現(xiàn)在與海上風(fēng)電場(chǎng)相聯(lián)接的換流器采用電壓源型換流器，充分利用電壓源換流器自換相特性和占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，與陸上交流電網(wǎng)相聯(lián)接的換流器采用電流源型換流器，當(dāng)陸上交流電網(wǎng)較強(qiáng)時(shí)技術(shù)可行且成本低廉。1)與兩端輕型直流輸電相比，陸上交流電網(wǎng)端的換流器采用電流源型換流器，當(dāng)陸上交流電網(wǎng)網(wǎng)架較強(qiáng)時(shí)，該方案是技術(shù)可行的且可大大節(jié)約成本幻與基于電流源型兩端直流輸電相比，該混合型直流輸電系統(tǒng)可以聯(lián)接至諸如風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)源送端電網(wǎng)，增強(qiáng)了送端換流器的可控性；3)與混合多端直流輸電相比，本發(fā)明每回直流輸電線路上只聯(lián)接一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，單回直流線路故障只影響與其聯(lián)接的風(fēng)電場(chǎng)，對(duì)其他風(fēng)電場(chǎng)功率送出無(wú)任何影響，本發(fā)明的供電可靠性更高。本發(fā)明的有益效果主要是相比于兩端輕型直流輸電，陸上交流電網(wǎng)端的換流器采用電流源型換流器，其成本更低，運(yùn)行損耗更??；與基于電流源型換流器的兩端直流輸電相比，本發(fā)明不需要在海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)面積巨大的平臺(tái)以安放電流源型換流器配套的無(wú)功補(bǔ)償和濾波裝置，平臺(tái)建設(shè)成本更低。相比于混合型多端直流輸電系統(tǒng)，當(dāng)直流輸電線路發(fā)生故障時(shí)，只單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的功率外送受阻，其供電可靠性更高。本發(fā)明可作為一種用于將海上風(fēng)電場(chǎng)并入交流電網(wǎng)的典型方案。


圖1是采用雙極性接線的混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)?；圖2是采用單極性負(fù)極接地的混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洌?br> 圖3是采用單極性正極接地的混合直流輸電系統(tǒng)拓?fù)洹?br> 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。見(jiàn)圖1，一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)由一個(gè)電壓源型換流器，一個(gè)電流源型換流器和相應(yīng)的直流輸電線路構(gòu)成。在風(fēng)電場(chǎng)附近建立一個(gè)基于全控器件的電壓源型換流器， 將風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)接至電壓源型換流器的交流母線上，在受端電網(wǎng)建設(shè)一個(gè)基于晶間管的電流源型換流器，電流源型換流器的交流母線聯(lián)接至受端電網(wǎng)，將電壓源型換流器和電流源型換流器的直流母線通過(guò)直流輸電線路聯(lián)接在一起，構(gòu)成一個(gè)混合型直流輸電系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)為海上風(fēng)電場(chǎng)且距離受端電網(wǎng)較遠(yuǎn)時(shí)，輸電線路采用電力電纜。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)淺海風(fēng)電場(chǎng)，潮間帶風(fēng)電場(chǎng)或陸上風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，輸電線路可以采用架空線路或電力電纜。與傳統(tǒng)兩端直流輸電系統(tǒng)類似，混合型直流輸電系統(tǒng)可以采用雙極性接線和單極性接線兩種接線方式。所述電壓源型換流器是基于全控型開(kāi)關(guān)器件的，其具體拓?fù)淇梢允侨鄡呻娖叫蛽Q流器，鉗位型多電平電壓源換流器，級(jí)聯(lián)型多電平換流器，模塊化多電平電壓源換流器以及多脈波電壓源換流器等。以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施實(shí)例，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，包括電壓源型換流器和電流源型換流器，其中，所述電壓源型換流器和電流源型換流器對(duì)應(yīng)的直流母線通過(guò)直流輸電線路聯(lián)接在一起，風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)接在該電壓源型換流器的交流母線上，所述電流源型換流器交流母線連接受端電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓源型換流器為基于全控開(kāi)關(guān)器件的電壓源型換流器，其具體拓?fù)淇梢允侨鄡呻娖叫蛽Q流器、 鉗位型多電平電壓源換流器、級(jí)聯(lián)型多電平換流器、模塊化多電平電壓源換流器或者多脈波電壓源換流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，所述電流源型換流器為基于晶閘管的電流源型換流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流輸電線路可以是架空線路，也可以是電力電纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，該輸電系統(tǒng)可以采用雙極性接線，也可以采用單極性接線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混合型兩端直流輸電系統(tǒng)，包括電壓源型換流器和電流源型換流器，所述電壓源型換流器和電流源型換流器對(duì)應(yīng)的直流母線通過(guò)直流輸電線路聯(lián)接在一起，其中，風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)接在該電壓源型換流器的交流母線上，所述電流源型換流器交流母線連接受端電網(wǎng)。本發(fā)明采用電壓源型換流器聯(lián)接風(fēng)電場(chǎng)，不需要風(fēng)電場(chǎng)附近存在交流電網(wǎng)，換流器占地面積小，由于受端電網(wǎng)采用電流源型換流器，受端電網(wǎng)換流器成本低廉。
文檔編號(hào)H02J3/36GK102522764SQ20111034949
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者文勁宇, 林衛(wèi)星, 程時(shí)杰 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)