CN211320932U - 海上风电电能传输系统及海上风电场 - Google Patents

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艾斯卡尔
张雅琼
盛国东
郑翔宇
付伟
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Abstract

本申请提供了一种海上风电电能传输系统及海上风电场，涉及风力发电领域。该海上风电电能传输系统，包括海上风力发电机组、光伏电站和海上换流平台，光伏电站的输出端与海上风力发电机组的输出端、以及海上换流平台的输入端连接，光伏电站为海上换流平台供电；海上换流平台的输出端向陆地换流站输出电能。利用本申请的技术方案能够实现海上风力发电机组的同步和并网。

Description

海上风电电能传输系统及海上风电场
技术领域
本申请属于风力发电领域，尤其涉及一种海上风电电能传输系统及海上风电场。
背景技术
随着风力发电技术的发展，以及对风力资源的开发，海上风力发电技术成为了风力发电的重点研究之一。
在海上风力发电场中，风力发电机组设置于海上，电网设置于陆地。设置于陆地的电网可为设置于海上的风力发电机组提供风力发电机组运行所需的电能。海上换流平台中的整流器一般为基于不可控电力电子元件的整流器。风力发电机组无法通过海上换流平台实现风力发电机组的同步和并网。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种海上风电电能传输系统及海上风电场，能够实现海上风力发电机组的同步和并网。
第一方面，本申请实施例提供一种海上风电电能传输系统，包括海上风力发电机组、光伏电站和海上换流平台，
光伏电站的输出端与海上风力发电机组的输出端、以及海上换流平台的输入端连接，光伏电站为海上换流平台供电；
海上风力发电机组的输出端还与海上换流平台的输入端连接，海上换流平台的输出端向陆地换流站输出电能。
在一些可能的实施例中，光伏电站包括光伏组件、第一逆变器和第一变压器，光伏组件与第一逆变器连接，第一逆变器与第一变压器连接。
在一些可能的实施例中，光伏电站还包括控制器，控制器设置于光伏组件和第一逆变器之间。
在一些可能的实施例中，光伏电站还包括蓄电池，蓄电池与光伏组件及控制器连接。
在一些可能的实施例中，海上换流平台包括变压器以及与变压器连接的整流器，
整流器向陆地换流站输出电能。
在一些可能的实施例中，光伏电站为漂浮式光伏电站。
在一些可能的实施例中，光伏电站设置于海上换流平台。
在一些可能的实施例中，光伏电站中的第一变压器与海上换流平台中的变压器、以及海上风力发电机组的输出端连接。
第二方面，本申请实施例提供一种海上风电场，包括与电网连接的陆地换流站，以及与陆地换流站通过高压直流输电线路连接的第一方面的技术方案中的海上风电电能传输系统。
在一些可能的实施例中，陆地换流站包括第二变压器和与第二变压器连接的第二逆变器，第二变压器与电网连接，第二逆变器通过高压直流输电线路与海上风电电能传输系统连接。
在本申请实施例中，海上风电电能传输系统中的光伏电站的输出端与海上风力发电机组的输出端、以及海上换流平台的输入端连接。海上风力发电机组与光伏电站之间的功率交流不需要经过海上换流平台中的整流器，因此海上风力发电机组与光伏电站的功率可双向流动，从而实现了海上风力发电机组的同步和并网。
附图说明
从下面结合附图对本申请的具体实施方式的描述中可以更好地理解本申请。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本申请实施例提供的一种海上风电电能传输系统的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种海上风电电能传输系统的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的一种海上风电场的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。本申请决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本申请的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本申请造成不必要的模糊。
本申请实施例提供一种海上风电电能传输系统及海上风电场，可具体应用于实现海上风电场中风力发电机组的同步和并网的场景中，但并不限定。在本申请实施例中，设置有光伏电站，该光伏电站为海上换流平台供电。海上风力发电机组可与该光伏电站同步，从而实现并网。
图1为本申请实施例提供的一种海上风电电能传输系统的结构示意图。如图1所示，该海上风电电能传输系统可包括海上风力发电机组11、光伏电站12和海上换流平台13。
其中，海上风力发电机组11设置于海上，在这里并不限定海上风力发电机组11的数目。海上风电电能传输系统可设置一台风力发电机组11，也可设置两台以上的风力发电机组11，形成风力发电机组11集群，可根据具体工作场景和工作需求设定。
光伏电站12和海上换流平台13也设置在海上。光伏电站12的输出端与海上风力发电机组11的输出端、以及海上换流平台13的输入端连接。其中，光伏电站12可将光能转化为电能，为海上换流平台13供电。而且，光伏电站12与海上风力发电机组11的功率可双向流动，海上风力发电机组11可实现与光伏电站12的同步和并网。海上换流平台13的输入端还与海上风力发电机组11的输出端连接。海上换流平台13的输出端可通过输电线路与陆地换流站连接，向陆地换流站输出电能。
在本申请实施例中，海上风电电能传输系统中的光伏电站12的输出端与海上风力发电机组11的输出端、以及海上换流平台13的输入端连接。海上风力发电机组11与光伏电站12之间的功率交流不需要经过海上换流平台13中的整流器，因此海上风力发电机组11与光伏电站12的功率可双向流动，从而实现了海上风力发电机组11的同步和并网。
光伏电站12可为海上换流平台13供电。通过光伏电站12与海上换流平台13的一体化设计，还解决了海上换流平台13的供电问题，最终以很低的成本实现了整个海上风电场的启动和发电运行。
在本申请实施例中，即使陆地的电网地址的不同，以及在陆地电网与海上风力发电机组11之间的海缆的路由不同，也可使用拓扑相同的本申请实施例中的海上风电电能传输系统，不需要进行多种设计，通用性高。
而且，采用本申请实施例中的海上风电电能传输系统，不需要设置专门的取电海缆，因此也不需要涉及针对取电海缆的补偿装置，简化了传输线路，降低了海上风电电能传输系统以及海上风电场的成本。在同样成本的基础上，现有技术中可传输的功率较小，只能使风力发电机组11分批启动；而本申请实施例中，能够传输的功率得到提升，足够支持风力发电机组11共同启动，避免对风力发电机组11运行和控制的不利影响。
图2为本申请另一实施例提供的一种海上风电电能传输系统的结构示意图。图2与图1的不同之处在于，图2中的光伏电站12可具体包括光伏组件121、第一逆变器122、第一变压器T1、控制器123和蓄电池124，图2中的海上换流平台13也包括变压器T2和整流器131。
其中，光伏组件121与第一逆变器122连接。第一逆变器122与第一变压器T1连接。控制器123可设置于光伏组件121和第一逆变器122之间。蓄电池124与光伏组件121及控制器123连接。
光伏电站12可包括多个光伏组件121，光伏电站12中多个光伏组件121可采用串联和并联的方式连接，以形成光伏组件121方阵。光伏组件121的数目、连接方式、容量可根据海上风电电能传输系统的负荷需求设定，在此并不限定。光伏组件121在太阳光的照射下，将太阳能转换为电能输出。光伏组件121不需要设置旋转部件，也不需要燃料，无污染，重量轻，维护简单，便于安装。若后续过程中海上风电电能传输系统的负荷需求增大，也可通过对光伏组件121的扩容完成，且扩容简单。
光伏组件121可为海上换流平台13供电，以及为光伏电站12中的用电设备供电。具体地，光伏组件121将光能转换为直流电能，利用直流电能为光伏电站12中的直流用电设备供电。以及，光伏组件121将直流电能传输至第一逆变器122，第一逆变器122将光伏组件121产生的直流电能转换为交流电能，利用该交流电能为光伏电站12中的交流用电设备供电。第一逆变器122还将转换得到的交流电能传输至第一变压器T1，第一变压器T1将第一逆变器122输出的交流电能转换为符合海上换流平台13的供电标准的标准交流电能，利用该标准交流电能为海上换流平台13供电。
控制器123可控制光伏组件121为海上换流平台13、光伏电站12中的用电设备各自的供电。
蓄电池124可存储光伏组件121输出的电能。当光照不足或在夜间或海上风电电能传输系统的负荷超出光伏组件121当前产生的直流电能可支持的负荷，蓄电池124可放出存储的电能，以弥补电量缺额。
具体地，控制器123可位于光伏组件121与蓄电池124之间。控制器123还可控制光伏组件121向蓄电池124传输电能，也可控制该蓄电池124放出存储的电能。
海上换流平台13中的整流器131的输出端即为海上换流平台13的输出端，整流器131可向陆地换流站输出电能。
在一些示例中，光伏电站12可为漂浮式光伏电站12，通过输电线路与海上换流平台13连接。
在另一些示例中，光伏电站12也可根据海上风电电能传输系统的负荷需求设置于海上换流平台13。比如，可将利用海上换流平台13的一部分空间安装放置光伏组件121的结构，如屋顶或其他建筑物等；也可将光伏组件121设置在海上换流平台13已有的建筑物的表面，在此并不限定。
具体地，光伏电站12中的第一变压器T1与海上换流平台13中的变压器T2、以及海上风力发电机组11的输出端连接。
本申请实施例还提供了一种海上风电场。图3为本申请一实施例提供的一种海上风电场的结构示意图。如图3所示，该海上风电场可包括陆地换流站21和上述实施例中的海上风电电能传输系统。
其中，电网30与陆地换流站21连接。陆地换流站21通过高压直流输电系统与海上风电电能传输系统连接。陆地换流站21可接收海上风电电能传输系统输出的电能，并将该电能转换为适用于电网30的电能并传输至电网30。
具体地，陆地换流站21可包括第二变压器和与第二变压器连接的第二逆变器211。其中，第二变压器与电网30连接。第二逆变器211通过高压直流输电线路与海上风电电能传输系统连接。
在本申请实施例中，海上风电场中海上风电电能传输系统的光伏电站12的输出端与海上风力发电机组11的输出端、以及海上换流平台13的输入端连接。海上风力发电机组11与光伏电站12之间的功率交流不需要经过海上换流平台13中的整流器，因此海上风力发电机组11与光伏电站12的功率可双向流动，从而实现了海上风电场中海上风力发电机组11的同步和并网。
光伏电站12可为海上换流平台13供电。通过光伏电站12与海上换流平台13的一体化设计，还解决了海上换流平台13的供电问题，最终以很低的成本实现了整个海上风电场的启动和发电运行。
在本申请实施例中，即使陆地的电网30地址的不同，以及在陆地电网30与海上风力发电机组11之间的海缆的路由不同，也可使用拓扑相同的本申请实施例中的海上风电电能传输系统，不需要进行多种设计，降低了海上风电场的设计难度，通用性高。
而且，采用本申请实施例中的海上风电场，不需要设置专门的取电海缆，因此也不需要涉及针对取电海缆的补偿装置，简化了传输线路，降低了海上风电场的成本。在同样成本的基础上，现有技术中可传输的功率较小，只能使风力发电机组11分批启动；而本申请实施例中，能够传输的功率得到提升，足够支持风力发电机组11共同启动，避免对风力发电机组11运行和控制的不利影响。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于海上风电场实施例而言，相关之处可以参见海上风电电能传输系统实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加。并且，为了简明起见，这里省略对已知技术的详细描述。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (10)

1.一种海上风电电能传输系统，其特征在于，包括海上风力发电机组、光伏电站和海上换流平台，
所述光伏电站的输出端与所述海上风力发电机组的输出端、以及所述海上换流平台的输入端连接，所述光伏电站为所述海上换流平台供电；
所述海上风力发电机组的输出端还与所述海上换流平台的输入端连接，所述海上换流平台的输出端向陆地换流站输出电能。
2.根据权利要求1所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站包括光伏组件、第一逆变器和第一变压器，所述光伏组件与所述第一逆变器连接，所述第一逆变器与所述第一变压器连接。
3.根据权利要求2所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站还包括控制器，所述控制器设置于所述光伏组件和所述第一逆变器之间。
4.根据权利要求3所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站还包括蓄电池，所述蓄电池与所述光伏组件及所述控制器连接。
5.根据权利要求1所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述海上换流平台包括变压器以及与所述变压器连接的整流器，
所述整流器向所述陆地换流站输出电能。
6.根据权利要求1所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站为漂浮式光伏电站。
7.根据权利要求2所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站设置于所述海上换流平台。
8.根据权利要求6或7所述的海上风电电能传输系统，其特征在于，所述光伏电站中的第一变压器与所述海上换流平台中的变压器、以及所述海上风力发电机组的输出端连接。
9.一种海上风电场，其特征在于，包括与电网连接的陆地换流站，以及与所述陆地换流站通过高压直流输电线路连接的如权利要求1至8中任意一项所述的海上风电电能传输系统。
10.根据权利要求9所述的海上风电场，其特征在于，所述陆地换流站包括第二变压器和与所述第二变压器连接的第二逆变器，所述第二变压器与电网连接，所述第二逆变器通过所述高压直流输电线路与所述海上风电电能传输系统连接。
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Patentee before: XINJIANG GOLDWIND SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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