CN103557120A - 海上能源整体式发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海上能源整体式发电系统，由复数个子发电系统组成，每一所述子发电系统包括单台风力发电机组、复数台波浪能发电装置、复数台海流能发电装置、以及海上升压站，所述波浪能发电装置和海流能发电装置发出的电能经所述海上升压站升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路为所述风力发电机组的风机供电，另一条输电线路与所述风力发电机组的输出线路并网。本发明将海上风力发电机组的塔筒底部改造成波浪能发电装置或海流能发电装置的海上升压站，保证波浪能发电装置或海流能发电装置发电后能够及时并网，减少电能在线路上的损耗、降低单独建设海上升压站的成本。

Description

海上能源整体式发电系统
技术领域
本发明属于能源开发与利用技术领域，具体涉及一种海上能源整体式发电系统。
背景技术
燃烧化石燃料造成的环境污染日益引起各国的高度重视，以牺牲生态环境和人民健康为代价换取经济发展的方式已不再适应当代社会的发展要求。随着海上新能源开发利用技术的逐渐成熟、制造工艺趋于完善，海上风能、波浪能及海流能的大规模开发利用成为现实。
波浪能发电装置一般应用在离岸较远的海域，发出的电能若输送至陆地供用户使用，需要在海上建立升压站，将低电压升高后通过海底电缆将电能长距离输送至陆地并网，因远离内陆，给建造、运行维护等带来诸多不便，降低投资成本、提高设备利用率、运行维护优化等诸多因素是并网型波浪能发电的发展瓶颈。
海流能发电装置与波浪能发电装置一样，一般应用在离岸较远的海域，也需要建立海上升压张甚至控制中心，因此降低投资成本、提高设备利用率等成为并网型海流能发电的发展瓶颈。
海上风电是风能开发利用的新方向，同时可以在远离陆地的海域大面积开发，因波浪能和海流大部分是因为风的原因产生的，在可以开发海上风电的海域，波浪能发电和海流能发电也可以得到较好的开发利用，以解决采用单一能源的海上发电系统缺乏供电稳定性的问题，减少投入、降低成本。
中国发明专利CN101915202B公开了一种风能波浪能联合发电系统，包括：风力发电机组、浮式基础和若干波浪能发电装置，波浪能发电装置设置在浮式基础周围的圆周方向上，波浪能发电装置与浮式基础固连，风力发电机组安装在浮式基础上，风力发电机组和波浪能发电装置分别与统一输电线路相连传输电能，浮式基础固定在海上。本发明避免了重复建设，达到了减少建设成本的目的，增大了浮式基础的水线面面积，有助于提高整套系统的稳定性，提高了波浪利用率，节省了空间，且加强了装置的保护。但是波浪能发电装置和风力发电机组发出的电能均需升压后才可输送至用户，解决升压的一般方式为：（1）建设与波浪能发电装置相连的海上升压站，波浪能发电装置发出的电能经由升压站升压后接入输电线路；（2）风力发电机组自带塔底干式变压器，风力发电机组发出的电能经干式变压器升压后接入输电线路。上述方式存在如下缺点：（1）波浪能发电装置发出的电能和风力发电机组发出的电能不能及时并网，电能在线路上的损耗大；（2）波浪能发电装置用海上升压站和风力发电机组自带塔底干式变压器属重复建设，结构复杂、建设成本高；（3）风力发电机组的发电机转速随风速变化，单纯依靠叶片受风力旋转发电，会造成风机供电不及时，不易保证风力发电机组的输出电频率恒定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、易于实施、建设成本低、电能损耗小、风机供电及时的海上能源整体式发电系统。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种海上能源整体式发电系统，由复数个子发电系统组成，每一所述子发电系统包括单台风力发电机组、复数台波浪能发电装置、以及串接于所述风力发电机组和波浪能发电装置之间的海上升压站，每一所述波浪能发电装置发出的电能经所述海上升压站升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路为所述风力发电机组的风机供电，另一条输电线路与所述风力发电机组的输出线路并网。
其中，每一所述子发电系统还包括复数台海流能发电装置，所述海上升压站串接于所述风力发电机组和海流能发电装置之间，每一所述海流能发电装置发出的电能经所述海上升压站升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路为所述风力发电机组的风机供电，另一条输电线路与所述风力发电机组的输出线路并网。
优选的，所述海上升压站设于所述风力发电机组的塔筒底部，复数台所述波浪能发电装置和复数台所述海流能发电装置分布于以所述风力发电机组为中心的周围。
其中，所述海上升压站内设有电能变换系统和多变比变压器，该多变比变压器可将波浪能发电装置和海流能发电装置发出的电能升压至400V或690V。
上述的海上能源整体式发电系统还包括与所述风力发电机组、波浪能发电装置以及海流能发电装置相连的海上集控中心，其可以与海上升压站合建，也可分开建设。
其中，并网后的所述风力发电机组的输出线路上传输的电能依次经箱式变压器和主变压器变压后接入110kV或220kV的城市电网，其中，箱式变压器和主变压器通过风电场的集电线路海底电缆相连。
其中，所述海上升压站与风力发电机组之间的输电线路传输的电能电压为400V或690V，与所述风力发电机组的输出线路并网的输电线路传输的电能电压为690V。
其中，所述风力发电机组的塔筒内设有与所述风力发电机组相连的电能变换系统，位于并网之前。
其中，所述波浪能发电装置和海流能发电装置分别通过海底电缆与所述海上升压站相连，所述海上升压站通过电缆与风力发电机组相连。
其中，所述风力发电机组的塔筒和箱式变压器设于风力发电机组塔基平台上。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1.本发明将海上风力发电机组的塔筒底部改造成波浪能发电装置或海流能发电装置的海上升压站，保证波浪能发电装置或海流能发电装置发电后能够及时并网，减少电能在线路上的损耗、降低单独建设海上升压站的成本。
2.本发明的海上风力发电机组、波浪能发电装置或海流能发电装置共用风力发电机组的输出线路，避免波浪能发电装置或海流能发电装置的电能输出线路的重复建设。
3.本发明将波浪能发电装置或海流能发电装置发出的部分电能变压后供风力发电机组的发电机使用，保证发电机用电的及时性，输出电频率恒定，同时省略风力发电机组的干式变压器。
附图说明
图1为本发明实施例一的工作原理框图。
附图标记说明：
1、波浪能发电装置；
2、海流能发电装置；
3、风力发电机组；
4、海底电缆；
5、电缆；
6、输电线路；
7、多变比变压器；
8、输电线路；
9、风力发电机组塔基平台；
10、风电场的集电线路海底电缆；
11、箱式变压器；
12、主变压器；
13、城市电网。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种海上能源整体式发电系统，该系统根据海洋能源分布情况分为原理相同的3种情况：海流能与海上风能整体式发电系统、波浪能与海上风能整体式发电系统和波浪能、海流能及海上风能整体式发电系统，其中前两种情况为第三种情况的特殊情况。
本实施例一以第三种情况为例，结合图1对海上能源整体式发电系统进行详细描述：
一种海上能源整体式发电系统，由复数个子发电系统组成，每一所述子发电系统包括单台风力发电机组3、复数台波浪能发电装置1、复数台海流能发电装置2、以及海上升压站，所述海上升压站设于所述风力发电机组3的塔筒底部，复数台所述波浪能发电装置1和复数台海流能发电装置2分布于以所述风力发电机组3为中心的周围。
所述波浪能发电装置1和所述海流能发电装置2通过海底电缆4与所述海上升压站的输入端相连。
所述海上升压站内设有电能变换系统和多变比变压器7。
每一所述波浪能发电装置3和每一所述海流能发电装置2发出的电能经电能变换系统变换和所述多变比变压器7升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路6为所述风力发电机组的风机供电，其传输的电能电压为400V或690V；另一条输电线路8传输的电能电压为690V，与所述风力发电机组3的输出线路并网。
所述风力发电机组3的塔筒内设有与所述风力发电机组3通过电缆5相连的电能变换系统，位于并网之前。
并网后的所述风力发电机组3的输出线路上传输的电能依次经箱式变压器11和主变压器12变压后接入110kV或220kV的城市电网13，其中，箱式变压器11和主变压器12通过风电场的集电线路海底电缆10相连。
所述风力发电机组3的塔筒和箱式变压器11设于风力发电机组塔基平台9上。
每一所述子发电系统还包括与所述风力发电机组和波浪能发电装置相连的海上集控中心，其可以与海上升压站合建，也可分开建设。
本发明将海上风力发电机组的塔筒底部改造成波浪能发电装置或海流能发电装置的海上升压站，保证波浪能发电装置或海流能发电装置发电后能够及时并网，减少电能在线路上的损耗、降低单独建设海上升压站的成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上能源整体式发电系统，其特征在于，由复数个子发电系统组成，每一所述子发电系统包括单台风力发电机组、复数台波浪能发电装置、以及串接于所述风力发电机组和波浪能发电装置之间的海上升压站，每一所述波浪能发电装置发出的电能经所述海上升压站升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路为所述风力发电机组的风机供电，另一条输电线路与所述风力发电机组的输出线路并网。
2.根据权利要求1所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，每一所述子发电系统还包括复数台海流能发电装置，所述海上升压站串接于所述风力发电机组和海流能发电装置之间，每一所述海流能发电装置发出的电能经所述海上升压站升压后经由两条输电线路传输，其中一条输电线路为所述风力发电机组的风机供电，另一条输电线路与所述风力发电机组的输出线路并网。
3.根据权利要求1所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，所述海上升压站设于所述风力发电机组的塔筒底部，复数台所述波浪能发电装置分布于所述风力发电机组的周围。
4.根据权利要求2所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，所述海上升压站设于所述风力发电机组的塔筒底部，复数台所述海流能发电装置分布于所述风力发电机组的周围。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，所述海上升压站内设有电能变换系统和多变比变压器。
6.根据权利要求1或3中任一项所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，还包括与所述风力发电机组和波浪能发电装置相连的海上集控中心。
7.根据权利要求2或4中任一项所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，还包括与所述风力发电机组和海流能发电装置相连的海上集控中心。
8.根据权利要求1或2所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，并网后的所述风力发电机组的输出线路上传输的电能依次经箱式变压器和主变压器变压后接入城市电网。
9.根据权利要求1或2所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，所述海上升压站与风力发电机组之间的输电线路传输的电能电压为400V或690V，与所述风力发电机组的输出线路并网的输电线路传输的电能电压为690V。
10.根据权利要求3所述的海上能源整体式发电系统，其特征在于，所述风力发电机组的塔筒内设有与所述风力发电机组相连的电能变换系统。
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