CN113765139A - 一种海上风电场集群330kV联合送出系统 - Google Patents

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李炬添
徐晓燕
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赵陆尧
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Abstract

本发明公开了一种海上风电场集群330kV联合送出系统。所述海上风电场集群330kV联合送出系统包括若干个海上风电场、若干个海上升压站、海上交流汇集站、陆上升压站；其中，每一海上风电场均对应一海上升压站，海上交流汇集站的汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线；每一海上风电场产生的电能输送到对应的海上升压站，经对应的海上升压站升压至330kV后输送到海上交流汇集站的汇集母线汇集，海上交流汇集站汇集的330kV电能输送到陆上升压站，经陆上升压站升压至500kV后送出。本发明不仅能够提高输电电压来进一步提高海上风电场的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合若干个海上风电场进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。

Description

一种海上风电场集群330kV联合送出系统
技术领域
本发明涉及新能源及电力工程技术领域，尤其涉及一种海上风电场集群330kV联合送出系统。
背景技术
高压交流输电(HVAC)技术作为海上风电场并网的主要技术，其最大的优点是海上风电场输电系统的结构简单，成本低，但海上风电场输电系统中产生的电容电流会显著降低电缆输送有功的能力，在实际工程中一般用于进行短距离、小容量输电。而大型海上风电场一般分布在远离海岸线的区域，目前海上风电场输电系统的最高电压等级为220kV，对于更高电压等级，比如330kV海上风电场输电系统的研究仍有所欠缺，难以通过提高输电电压来进一步提高海上风电场输电系统的输电能力，无法满足远距离、大容量输电需求，且目前海上风电场输电系统均为单个海上风电场独立送出工程，各个海上风电场独立送出工程容易造成占海资源浪费。因此，如何设计一种海上风电场集群330kV联合送出系统，成为了当前急需解决的一大难题。
发明内容
本发明提供一种海上风电场集群330kV联合送出系统，不仅能够提高输电电压来进一步提高海上风电场的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合若干个海上风电场进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种海上风电场集群330kV联合送出系统，包括若干个海上风电场、若干个海上升压站、海上交流汇集站、陆上升压站；其中，每一所述海上风电场均对应一所述海上升压站，所述海上交流汇集站的汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线；
每一所述海上风电场产生的电能输送到对应的所述海上升压站，经对应的所述海上升压站升压至330kV后输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集，所述海上交流汇集站汇集的330kV电能输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出。
进一步地，所述陆上升压站的主变压器为500/330/35kV三相自耦变压器；其中，所述500/330/35kV三相自耦变压器的35kV侧连接有无功补偿装置。
进一步地，所述若干个海上风电场包括4个容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场。
进一步地，所述每一所述海上风电场产生的电能输送到对应的所述海上升压站，经对应的所述海上升压站升压至330kV后输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集，具体为：
所述容量为400MW的海上风电场产生的电能通过8回集电海缆输送到第一海上升压站，经所述第一海上升压站升压至330kV后通过1回第一海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
所述容量为600MW的海上风电场产生的电能通过10回所述集电海缆输送到第二海上升压站，经所述第二海上升压站升压至330kV后通过2回第二海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
一所述容量为500MW的海上风电场产生的电能通过8回所述集电海缆输送到第三海上升压站，经所述第三海上升压站升压至330kV后通过2回第三海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
另一所述容量为500MW的海上风电场产生的电能通过8回所述集电海缆输送到第四海上升压站，经所述第四海上升压站升压至330kV后通过2回第四海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
其中，所述第一海缆、所述第二海缆、所述第三海缆、所述第四海缆均为330kV海缆。
进一步地，所述第一海缆为3×800mm2/330kV海缆，所述第二海缆为3×500mm2/330kV海缆，所述第三海缆为3×500mm2/330kV海缆，所述第四海缆为3×500mm2/330kV海缆。
进一步地，每一所述海上风电场包括若干个海上风机；其中，所述海上风机为66kV海上风机。
进一步地，所述海上升压站的主变压器为330/66kV升压变压器。
进一步地，所述海上交流汇集站汇集的330kV电能输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出，具体为：
所述海上交流汇集站汇集的330kV电能通过5回第五海缆输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出；其中，所述第五海缆为330kV海缆。
进一步地，所述第五海缆为3×1600mm2/330kV海缆。
进一步地，所述第五海缆的长度为70km。
本发明的实施例，具有如下有益效果：
通过分别将每一海上风电场连接至对应的海上升压站，利用海上升压站将海上风电场产生的电能升压至330kV后输送到海上交流汇集站的汇集母线汇集，将海上交流汇集站连接至陆上升压站，利用陆上升压站将海上交流汇集站汇集的330kV电能升压至500kV后送出，完成海上风电场集群330kV联合送出。相比于现有技术，本发明的实施例为每一海上风电场设置一个海上升压站，将每一海上风电场产生的电能都升压至330kV，同时设置海上交流汇集站汇集若干个海上升压站获得的330kV电能，不仅能够提高输电电压来进一步提高系统的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合若干个海上风电场进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。
其中，对汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线方式，能够满足系统的可靠性、经济性需求。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的一种海上风电场集群330kV联合送出系统的结构示意图；
图2为本发明第二实施例中的一种海上风电场集群330kV联合送出系统的结构示意图；
图3为本发明第二实施例中的一种海上风电场集群330kV联合送出系统的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例：
如图1所示，第一实施例提供一种海上风电场集群330kV联合送出系统，包括若干个海上风电场1、若干个海上升压站2、海上交流汇集站3、陆上升压站4；其中，每一海上风电场1均对应一海上升压站2，海上交流汇集站3的汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线；每一海上风电场1产生的电能输送到对应的海上升压站2，经对应的海上升压站2升压至330kV后输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集，海上交流汇集站3汇集的330kV电能输送到陆上升压站4，经陆上升压站4升压至500kV后送出。
作为示例性地，通过分别将每一海上风电场1连接至对应的海上升压站2，利用海上升压站2将海上风电场1产生的电能升压至330kV后输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集，将海上交流汇集站3连接至陆上升压站4，利用陆上升压站4将海上交流汇集站3汇集的330kV电能升压至500kV后送出，完成海上风电场集群330kV联合送出。
其中，汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线方式，双母线分段接线方式包括母线Ⅰ、母线Ⅱ两组母线，两组母线之间通过断路器连接，用于连接海上交流汇集站3的每回330kV海缆也通过断路器和隔离开关接于两组母线之上，双母线3/2接线方式的结构是由多个三组(每组三相)断路器及隔离开关组成的装置串连接在两组母线之间，每条支路经隔离开关接入两组断路器之间。双母线分段接线方式具有较高的供电可靠性和灵活性，两组母线之间形成备用关系，当一组母线故障或检修停运时，不影响另一组母线供电和工作。双母线3/2接线方式在正常运行时，全部断路器和隔离开关均投入，任一组母线停运及任一组断路器检修均不引起任何支路停电，同样具有很高的可靠性，且这种接线方式较大程度缩减了断路器的使用数量，因此也具有较好的经济性。
本实施例为每一海上风电场1设置一个海上升压站2，将每一海上风电场1产生的电能都升压至330kV，同时设置海上交流汇集站3汇集若干个海上升压站2获得的330kV电能，不仅能够提高输电电压来进一步提高系统的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合若干个海上风电场1进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。
本实施例对汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线方式，能够满足系统的可靠性、经济性需求。
在优选的实施例当中，陆上升压站4的主变压器为500/330/35kV三相自耦变压器；其中，500/330/35kV三相自耦变压器的35kV侧连接有无功补偿装置。
三相自耦变压器是一种自耦变压器，主要用于大功率输电变电场合。自耦变压器是输出和输入共用一组线圈的特殊变压器。同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高，自耦变压器具有容量大、损耗小、造价低的优点。
本实施例采用500/330/35kV三相自耦变压器作为陆上升压站4的主变压器，并在500/330/35kV三相自耦变压器的35kV侧连接无功补偿装置，这种接线方案无需设置无功补偿装置专用的降压变压器，能够减少1套330kV降压变压器，减少一个330kV配电装置间隔，有利于提高系统的经济性。
在优选的实施例当中，若干个海上风电场1包括4个容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1。
在优选的实施例当中，所述每一海上风电场1产生的电能输送到对应的海上升压站2，经对应的海上升压站2升压至330kV后输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集，具体为：容量为400MW的海上风电场1产生的电能通过8回集电海缆输送到第一海上升压站2，经第一海上升压站2升压至330kV后通过1回第一海缆输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集；容量为600MW的海上风电场1产生的电能通过10回集电海缆输送到第二海上升压站2，经第二海上升压站2升压至330kV后通过2回第二海缆输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集；一容量为500MW的海上风电场1产生的电能通过8回集电海缆输送到第三海上升压站2，经第三海上升压站2升压至330kV后通过2回第三海缆输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集；另一容量为500MW的海上风电场1产生的电能通过8回集电海缆输送到第四海上升压站2，经第四海上升压站2升压至330kV后通过2回第四海缆输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集；其中，第一海缆、第二海缆、第三海缆、第四海缆均为330kV海缆。
在本实施例的一优选实施方式中，第一海缆为3×800mm2/330kV海缆，第二海缆为3×500mm2/330kV海缆，第三海缆为3×500mm2/330kV海缆，第四海缆为3×500mm2/330kV海缆。
作为示例性地，当选用4个容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1作为海上风电场集群时，将容量为400MW的海上风电场1通过8回集电海缆连接至第一海上升压站2，利用第一海上升压站2将容量为400MW的海上风电场1产生的电能升压至330kV，将第一海上升压站2通过1回3×800mm2/330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3的汇集母线汇集330kV电能；将容量为600MW的海上风电场1通过10回集电海缆连接至第二海上升压站2，利用第二海上升压站2将容量为600MW的海上风电场1产生的电能升压至330kV，将第二海上升压站2通过2回3×500mm2/330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3的汇集母线汇集330kV电能；将一容量为500MW的海上风电场1通过8回集电海缆连接至第三海上升压站2，利用第三海上升压站2将一容量为500MW的海上风电场1产生的电能升压至330kV，将第三海上升压站2通过2回3×500mm2/330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3的汇集母线汇集330kV电能；将另一容量为500MW的海上风电场1通过8回集电海缆连接至第四海上升压站2，利用第四海上升压站2将另一容量为500MW的海上风电场1产生的电能升压至330kV，将第四海上升压站2通过2回3×500mm2/330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3的汇集母线汇集330kV电能。
本实施例为每一海上风电场1设置一个海上升压站2，将每一海上风电场1产生的电能都升压至330kV，同时设置海上交流汇集站3，将4个海上风电场1通过7回330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3汇集4个海上升压站2获得的330kV电能，不仅能够提高输电电压来进一步提高系统的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合4个海上风电场1进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。
在优选的实施例当中，每一海上风电场1包括若干个海上风机；其中，海上风机为66kV海上风机。
在本实施例当中，海上升压站2的主变压器为330/66kV升压变压器。
在优选的实施例当中，所述海上交流汇集站3汇集的330kV电能输送到陆上升压站4，经陆上升压站4升压至500kV后送出，具体为：海上交流汇集站3汇集的330kV电能通过5回第五海缆输送到陆上升压站4，经陆上升压站4升压至500kV后送出；其中，第五海缆为330kV海缆。
在本实施例的一优选实施方式中，第五海缆为3×1600mm2/330kV海缆。
在本实施例的一优选实施方式中，第五海缆的长度为70km。
作为示例性地，当选用4个容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1作为海上风电场集群时，海上风电场集群通过7回330kV海缆连接至海上交流汇集站3，利用海上交流汇集站3汇集若干个海上升压站2获得的330kV电能，将海上交流汇集站3通过5回长度均为70km的3×1600mm2/330kV海缆连接至陆上升压站4，利用陆上升压站4将330kV电能升压至500kV后送出，完成海上风电场集群330kV联合送出。
本实施例通过设置海上交流汇集站3汇集若干个海上升压站2获得的330kV电能，将送出海缆回路数由7回压缩至5回，大大地减少了送出海缆的占海面积，以90km输送距离，50m海缆间距为例，可节约占海面积约900公顷，满足系统的可靠性、经济性需求。
基于第一实施例的第二实施例：
第二实施例针对66kV海上风机设计了两套海上风电场集群330kV联合送出系统。
如图2所示，66kV海上风机分别接入容量为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1，容量为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1分别接入对应的330kV海上升压站2，再通过7回330kV海缆采用双母线分段接线方式接入330kV海上交流汇集站3，330kV海上交流汇集站3通过5回330kV海缆接入陆上升压站4，实现登陆后送出。
如图3所示，66kV海上风机分别接入容量为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1，容量为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场1分别接入对应的330kV海上升压站2，再通过7回330kV海缆采用双母线3/2接线方式接入330kV海上交流汇集站3，330kV海上交流汇集站3通过5回330kV海缆接入陆上升压站4，实现登陆后送出。
具体实施时，接入330kV海上交流汇集站3的海上风电场1的容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW。其中，容量为400MW的海上风电场1经1回3×800mm2/330kV海缆接入330kV海上交流汇集站3；两个容量为500MW的海上风电场1均经2回3×500mm2/330kV海缆接入330kV海上交流汇集站3；容量为600MW的海上风电场1经2回3×500mm2/330kV海缆接入330kV海上交流汇集站3。330kV海上交流汇集站3的330kV配电装置接线方式，即汇集母线的接线方式有两种：双母线分段接入或3/2接线接入。如图2所示，双母线分段接线方式包括330kV母线Ⅰ、330kV母线Ⅱ两组母线，两组母线之间通过断路器连接，每回330kV海缆也通过断路器和隔离开关接于两组母线之上。如图3所示，双母线3/2接线方式结构是由多个三组(每组三相)断路器及隔离开关组成的装置串连接在两组母线之间，每条支路经隔离开关接入两组断路器之间。
本实施例通过将66kV海上风机分别接入对应于容量为400MW、600MW、500MW、500MW海上风电场1的海上升压站2，再通过7回330kV海缆采用双母线分段或双母线3/2接线方式接入330kV海上交流汇集站3，330kV海上交流汇集站3通过5回330kV海缆接入陆上升压站4，实现一个330kV海上交流汇集站3完成2000MW海上风电场1的电力输送。
综上所述，本发明的实施例具有如下有益效果：
通过分别将每一海上风电场1连接至对应的海上升压站2，利用海上升压站2将海上风电场1产生的电能升压至330kV后输送到海上交流汇集站3的汇集母线汇集，将海上交流汇集站3连接至陆上升压站4，利用陆上升压站4将海上交流汇集站3汇集的330kV电能升压至500kV后送出，完成海上风电场集群330kV联合送出。本发明的实施例为每一海上风电场1设置一个海上升压站2，将每一海上风电场1产生的电能都升压至330kV，同时设置海上交流汇集站3汇集若干个海上升压站2获得的330kV电能，不仅能够提高输电电压来进一步提高系统的输电能力，满足远距离、大容量输电需求，还能够联合若干个海上风电场1进行输电，减少占海资源浪费，满足系统的可靠性、经济性需求。
其中，对汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线方式，能够满足系统的可靠性、经济性需求。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，包括若干个海上风电场、若干个海上升压站、海上交流汇集站、陆上升压站；其中，每一所述海上风电场均对应一所述海上升压站，所述海上交流汇集站的汇集母线采用双母线分段接线或双母线3/2接线；
每一所述海上风电场产生的电能输送到对应的所述海上升压站，经对应的所述海上升压站升压至330kV后输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集，所述海上交流汇集站汇集的330kV电能输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出。
2.如权利要求1所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述陆上升压站的主变压器为500/330/35kV三相自耦变压器；其中，所述500/330/35kV三相自耦变压器的35kV侧连接有无功补偿装置。
3.如权利要求1所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述若干个海上风电场包括4个容量分别为400MW、600MW、500MW、500MW的海上风电场。
4.如权利要求3所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述每一所述海上风电场产生的电能输送到对应的所述海上升压站，经对应的所述海上升压站升压至330kV后输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集，具体为：
所述容量为400MW的海上风电场产生的电能通过8回集电海缆输送到第一海上升压站，经所述第一海上升压站升压至330kV后通过1回第一海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
所述容量为600MW的海上风电场产生的电能通过10回所述集电海缆输送到第二海上升压站，经所述第二海上升压站升压至330kV后通过2回第二海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
一所述容量为500MW的海上风电场产生的电能通过8回所述集电海缆输送到第三海上升压站，经所述第三海上升压站升压至330kV后通过2回第三海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
另一所述容量为500MW的海上风电场产生的电能通过8回所述集电海缆输送到第四海上升压站，经所述第四海上升压站升压至330kV后通过2回第四海缆输送到所述海上交流汇集站的汇集母线汇集；
其中，所述第一海缆、所述第二海缆、所述第三海缆、所述第四海缆均为330kV海缆。
5.如权利要求4所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述第一海缆为3×800mm2/330kV海缆，所述第二海缆为3×500mm2/330kV海缆，所述第三海缆为3×500mm2/330kV海缆，所述第四海缆为3×500mm2/330kV海缆。
6.如权利要求1所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，每一所述海上风电场包括若干个海上风机；其中，所述海上风机为66kV海上风机。
7.如权利要求1所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述海上升压站的主变压器为330/66kV升压变压器。
8.如权利要求3所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述海上交流汇集站汇集的330kV电能输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出，具体为：
所述海上交流汇集站汇集的330kV电能通过5回第五海缆输送到所述陆上升压站，经所述陆上升压站升压至500kV后送出；其中，所述第五海缆为330kV海缆。
9.如权利要求8所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述第五海缆为3×1600mm2/330kV海缆。
10.如权利要求8或9所述的海上风电场集群330kV联合送出系统，其特征在于，所述第五海缆的长度为70km。
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