CN113328471A - 适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统 - Google Patents

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赵瑞斌
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Abstract

本发明公开了一种适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统，该方法包括：将同一片海域风电场划分为若干个海上风电场址；对于任一海上风电场址，将已经按照风电机组布置原则布置好的风电机组，再次根据容量划分为若干个子区域；将子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取一点作为连接海上升压站的输出点；同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。本发明方法采用场址内子区域环形集电的方式，在降低海缆技术参数要求的同时，节约海缆用量，且当某一段海缆故障时，不影响风电机组的正常运行。

Description

适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统
技术领域
本发明属于海上风电技术领域，具体涉及一种适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统。
背景技术
中国陆上风电技术经过近三十年的发展，已经日趋成熟。为了更好地满足人口密集城市电力资源需求、避免远距离输电损耗等一系列问题，结合我国资源分布特点，进一步开发利用东线海上风能资源是较好的解决方案之一。中国风电领跑者们早已加大海上风电技术研发投入，加紧规划设计的发展步伐。我国海岸线长约一万八千多千米，岛屿六千多个，近海100米高度层5～25米水深区风能资源技术开发量约为2亿千瓦，5～50米水深区约为5亿千瓦。开发大容量远距离海上风电，已然成为必然趋势。
由于海上各类资源的开发以及深水区域、浅水区域的风电特性，风电场往往被分割成在多个不同的场址，现有的海上风电场一般一个场址为一个整体单位，采用集线式送出方式，风机呈现出放射状，随着风电机组的增多，消耗电缆量庞大，且某一条海缆故障，必然导致一台或多台的风电机组退出运行，降低了风能利用效率；同时，各场址风电场独立工作，海上升压站、换流站等均独立运行，缺乏相邻场址风电开发的经济性考虑及彼此间对陆上电网的协同技术支撑设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统，以解决现有技术中，某一条海缆故障，必然导致一台或多台的风电机组退出运行，降低了风能利用效率的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，包括如下步骤：
将同一片海域风电场划分为若干个海上风电场址；
对于任一海上风电场址，将已经按照风电机组布置原则布置好的风电机组，再次根据容量划分为若干个子区域；
将子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取一点作为连接海上升压站的输出点；
同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
进一步的，同一海上风电场址内的各个子区域没有海缆交叉。
进一步的，所述子区域距离海上升压站最近的一端作为连接海上升压站的输出点。
进一步的，当某一子区域输出点所在的海缆故障时，仅停运该子区域内风电机组。
进一步的，将同一片海域风电场划分为第一海上风电场址和第二海上风电场址；
对于第一海上风电场址，将其划分为两个子区域，对于第二海上风电场址，将其划分为三个子区域。
进一步的，每个子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取一点作为连接海上升压站的输出点。
进一步的，同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
进一步的，所述子区域由若干数量的风电机组构成，每个子区域容量大小根据风电机组数量及海缆参数共同决定，使所述若干数量风电机组输出的电流不超过海缆所能够承受的最大电流值。
进一步的，所述海上升压站的数量根据所述海上风电场址的总容量来确定，满足所述海上风电场址的总容量需求。
本发明提供的另一个技术方案是：
一种依据所述风场布置方法布置的系统，包括由多个风电机组构成的若干个海上风电场址，每个海上风电场址内的风电机组划分为若干个子区域，所述子区域内的风电机组之间由海缆环形连接构成环形结构，环形结构上设置有一个输出点，所述输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
本发明的有益效果如下：
1、本发明方法采用场址内子区域环形集电的方式，在降低海缆技术参数要求的同时，节约海缆用量，且当某一段海缆故障时，不影响风电机组的正常运行。
2、本发明方法采用多区域集线到一个海上升压站的输电方式，可以降低海上升压站建设数量，节约海域面积，当某区域风电场发生大幅功率波动时，另一区域风电场长可以快速补偿，维持输送到陆上电网功率稳定，适用于大容量多场址海上风电送出。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例风场布置方法原理图。
图2为本发明实施例中海域风电场的布置示意图。
其中：1第一海上风电场址；1-1第一子区域；1-2第一子区域；2第二海上风电场址；2-1第三子区域；2-2第四子区域；2-3第五子区域；3海上升压站；4海上换流站。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明实施例提供了一种适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法及系统，采用场址内子区域环形集电的方式，在降低海缆技术参数要求的同时，节约海缆用量，且当某一段海缆故障时，不影响风电机组的正常运行。采用多区域集线到一个海上升压站的输电方式，可以降低海上升压站建设数量，节约海域面积，当某区域风电场发生大幅功率波动时，另一区域风电场长可以快速补偿，维持输送到陆上电网功率稳定，适用于大容量多场址海上风电送出。
如图1所示，一种适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，包括如下步骤：
将同一片海域风电场划分为若干个海上风电场址；
对于任一海上风电场址，将已经按照风电机组布置原则布置好的风电机组，再次根据容量划分为若干个子区域；
将子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取距离海上升压站最近的一点作为连接海上升压站的输出点(容量输出端)，同一海上风电场址内的各个子区域没有海缆交叉，每个子区域容量大小根据风电机组数量及海缆参数共同决定，使所述若干数量风电机组输出的电流不超过海缆所能够承受的最大电流值；
同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，海上升压站的数量根据所述海上风电场址的总容量来确定，满足所述海上风电场址的总容量需求，然后经海上换流站连接陆上换流站，当某一子区域输出点所在的海缆故障时，仅停运该子区域内风电机组。
如图2所示，为采用风场布置方法的具体实施例布置图。该片海域风电场被划分为两个区域，成为第一海上风电场址1和第二海上风电场址2。
第一海上风电场址1和第二海上风电场址2分别由若干台风电机组排列组成，其排列方式按照一定分布准则制定，此处不再赘述，每台风电机组容量基本一致。
传统的风电机组集电形式基本是放射状方式，以第二海上风电场址2为例，本发明采用多区域子集环状方式，将第二海上风电场址2再次划分为若干个子区域，此处为3个子区域：第三子区域2-1、第四子区域2-2、第五子区域2-3，每个子区域均由若干个风电机组构成，且子区域间无海缆连接，子区域内部风电机组经由海缆连接，组成环状结构。
第一海上风电场址1同样采用环状的布置方案，划分为第一子区域1-1、第二子区域1-2。
由于海上升压站3布置在两个海上风电场址平面图的上方，因此，每个环状子区域的容量输出端均选取距离海上升压站3最近的点，各个子区域容量输出端经过海缆汇集到海上升压站3，再经过海上升压站3变压之后经过海缆集中送到海上换流站4，最后经过陆上换流站将容量输送给陆上电网。
该具体布置实例采用环形结构，可节约海缆消耗，而分区域的结构对环形海缆的技术参数要求降低。
当环形结构中某一条海缆故障时不影响风电机组的正常运行，第一海上风电场址1和第二海上风电场址2共用一个海上升压站3降低了用海面积，节约了海上平台投资，且海上升压站的合理配置也有助于个子区域容量送出端到海上升压站的海缆需求。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，包括如下步骤：
将同一片海域风电场划分为若干个海上风电场址；
对于任一海上风电场址，将已经按照风电机组布置原则布置好的风电机组，再次根据容量划分为若干个子区域；
将子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取一点作为连接海上升压站的输出点；
同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
2.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，同一海上风电场址内的各个子区域没有海缆交叉。
3.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，所述子区域距离海上升压站最近的一端作为连接海上升压站的输出点。
4.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，当某一子区域输出点所在的海缆故障时，仅停运该子区域内风电机组。
5.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，将同一片海域风电场划分为第一海上风电场址和第二海上风电场址；
对于第一海上风电场址，将其划分为两个子区域，对于第二海上风电场址，将其划分为三个子区域。
6.根据权利要求5所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，每个子区域内的风电机组利用海缆环形连接，并在风电机组的环形连接结构上取一点作为连接海上升压站的输出点。
7.根据权利要求6所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，同一片海域风电场内的所有子区域分别通过各自对应的输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
8.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，所述子区域由若干数量的风电机组构成，每个子区域容量大小根据风电机组数量及海缆参数共同决定，使所述若干数量风电机组输出的电流不超过海缆所能够承受的最大电流值。
9.根据权利要求1所述的适用于大容量多场址海上风电送出的风场布置方法，其特征在于，所述海上升压站的数量根据所述海上风电场址的总容量来确定，满足所述海上风电场址的总容量需求。
10.一种依据权利要求1所述风场布置方法布置的系统，其特征在于，包括由多个风电机组构成的若干个海上风电场址，每个海上风电场址内的风电机组划分为若干个子区域，所述子区域内的风电机组之间由海缆环形连接构成环形结构，环形结构上设置有一个输出点，所述输出点连接海上升压站，并经海上换流站连接陆上换流站。
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