CN212392677U - 海上输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上输电系统。其中，海上输电系统包括：海上风力发电系统，海上风力发电系统包括中压直流风机阵列和送端变流器，送端变流器与中压直流风机阵列连接，中压直流风机阵列输出直流电，送端变流器将中压直流风机阵列输出的直流电升压，得到升压后的直流电；陆上受端换流站，陆上受端换流站通过直流海缆与送端变流器连接，陆上受端换流站将直流海缆传输的直流电转换为交流电。根据本实用新型实施例，能够降低海上平台的建造成本、减小海上平台的载荷，进而提高直流输电系统的经济性。

Description

海上输电系统

技术领域

本实用新型属于风电场技术领域，尤其涉及一种海上输电系统。

背景技术

我国的风力资源储量丰富，而且我国拥有储量丰富的近海风力资源。同陆地风电相比，海上风电具有一系列的优点，如海上风速高、涡流强度小、噪音小等，因此大力发展海上风电是风电发展的新趋势。

随着风力发电容量的日益扩大，风力发电越来越多的接入电网，风电的并网运行成为了大规模利用风能的最有效方式。风电并网方式主要有以下两种：交流并网方式和直流并网方式，其中，直流并网方式更加适应海上风电的发展需求。

目前，常规的海上风电高压直流输电系统需要在海上平台处建立升压站，不但使海上平台的建造成本较高，还会造成海上平台的载荷较大，使直流输电系统的经济性较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种海上输电系统，能够降低海上平台的建造成本、减小海上平台的载荷，进而提高直流输电系统的经济性。

本实用新型实施例提供了一种海上输电系统，包括：

海上风力发电系统，海上风力发电系统包括中压直流风机阵列和送端变流器，送端变流器与中压直流风机阵列连接，中压直流风机阵列输出直流电，送端变流器将中压直流风机阵列输出的直流电升压，得到升压后的直流电；

陆上受端换流站，陆上受端换流站通过直流海缆与送端变流器连接，陆上受端换流站将直流海缆传输的直流电转换为交流电。

在一些实施例中，送端变流器包括：

送端逆变模块，送端逆变模块与中压直流风机阵列连接，送端逆变模块将中压直流风机阵列输出的直流电转换为交流电；

送端升压变压模块，送端升压变压模块与送端逆变模块连接，送端升压变压模块将送端逆变模块输出的交流电升压，得到升压后的交流电；

送端整流模块，送端整流模块与送端升压变压模块和直流海缆连接，送端整流模块将送端升压变压模块输出的交流电转换为直流电后输入直流海缆。

在一些实施例中，送端升压变压模块为中频升压变压器。

在一些实施例中，海上风力发电系统包括多个中压直流风机阵列，送端变流器包括多个送端逆变模块；

其中，一个中压直流风机阵列与一个送端逆变模块连接，多个送端逆变模块与送端升压变压模块并联连接。

在一些实施例中，海上风力发电系统包括多个中压直流风机阵列，送端变流器包括多个送端逆变模块、多个送端升压变压模块和多个送端整流模块；

其中，一个中压直流风机阵列依次与一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块连接，多个送端整流模块与直流海缆并联连接。

在一些实施例中，海上风力发电系统还包括：

海上直流母线，海上直流母线与直流海缆连接，并且多个送端整流模块分别并联至海上直流母线。

在一些实施例中，海上风力发电系统包括多个中压直流风机阵列，送端变流器包括多个送端逆变模块、多个送端升压变压模块和多个送端整流模块；

其中，一个中压直流风机阵列依次与一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块连接，多个送端整流模块依次串联连接后与直流海缆连接。

在一些实施例中，中压直流风机阵列包括多个中压直流风力发电机组，多个中压直流风力发电机组并联连接。

在一些实施例中，中压直流风力发电机组包括风力发电机组、风机变流器、风机变压器和风机整流器，风力发电机组依次与风机变流器、风机变压器和风机整流器连接；

其中，中压直流风机阵列中的多个中压直流风力发电机组的风机整流器并联连接。

在一些实施例中，该系统还包括：

陆上升压变压器，陆上升压变压器分别与陆上受端换流站和交流电网连接，陆上升压变压器将陆上受端换流站输出的交流电升压后输入交流电网。

本实用新型实施例的海上输电系统，包括海上风力发电系统和陆上受端换流站，海上风力发电系统包括中压直流风机阵列和送端变流器，送端变流器与中压直流风机阵列连接，陆上受端换流站通过直流海缆与送端变流器连接，使海上风力发电系统构成的风电场内可以直接设置有送端变流器，无需在海上平台处建立升压站，因此，能够降低海上平台的建造成本、减小海上平台的载荷，进而提高直流输电系统的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中的海上风电高压直流输电系统的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的中压直流风力发电机组的拓扑结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图；

图5示出了本实用新型另一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图；

图6是本实用新型又一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图；

图7是本实用新型再一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图；

图8是本实用新型另一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图；

图9是本实用新型再一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图；

图10是本实用新型又一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型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实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1示出了相关技术中的海上风电高压直流输电系统的结构示意图。如图1所示，常规的海上风电高压直流输电系统由低压交流风机阵列101、海上35KV交流汇集线路102、海上升压站103、海上220KV交流汇集线路104、海上换流站105、海上高压直流输电(HighVoltage Direct Current，HVDC)高电压柔性直流输电线路106、海上HVDC低电压柔性直流输电线路107、陆上换流站108、陆上220KV交流汇集线路109、陆上升压变压器110及交流电网111组成。

其中，每个低压交流风机阵列101分别由多组低压交流风力发电机组112并联构成，每个低压交流风机阵列101产生的交流电通过一个海上35KV交流汇集线路102进行交流汇集，然后将汇集得到的交流电通过海上升压站103进行升压，得到220KV的交流电。多组海上220KV交流汇集线路104汇集后，将汇集得到的交流电通过海上换流站105转换成适合柔性直流输电线路的直流电压，通过海上HVDC高电压柔性直流输电线路106和海上HVDC低电压柔性直流输电线路107，将海上风电能量以直流电的形式传送到陆上换流站108，经陆上换流站108逆变成交流电，最后通过陆上升压变压器110升压至适合交流电网111的电压后，将升压后的交流电通过公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)输入交流电网111。

随着海上风电场的面积在增大，海上35KV交流汇集线路和海上220KV交流汇集线路的电缆长度也在增加，由于交流电缆的损耗大、传输容量小，因此，在海上风电场内以交流电缆传输电能时具有较大的电损耗。同时，海上升压站需要笨重的工频变压器及多余的变电环节，造成海上平台的载荷大，建造施工成本很高。

综上所述，相关技术中的海上风电高压直流输电系统在进行电能传输时，具有海上输电系统的经济性较差的问题。

为了解决上述的技术问题，本实用新型实施例提供了一种海上输电系统，无需在海上平台处建立升压站，进而降低海上平台的建造施工成本，提高海上输电系统的经济性。

图2示出了本实用新型一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图。如图2所示，该海上输电系统可以包括海上风力发电系统210和陆上受端换流站220。其中，海上风力发电系统210可以包括至少一个中压直流风机阵列211和送端变流器212，送端变流器212可以与至少一个中压直流风机阵列211连接，陆上受端换流站220可以通过直流海缆230与送端变流器212连接。

其中，每个中压直流风机阵列211可以输出直流电，送端变流器212可以接收中压直流风机阵列211输出的直流电并将中压直流风机阵列211输出的直流电升压，得到升压后的直流电，直流海缆230可以将海上风力发电系统210输出的直流电传输给陆上受端换流站220，陆上受端换流站220可以接收直流海缆230传输的直流电并将直流海缆230传输的直流电转换为交流电。

在本实用新型实施例中，海上输电系统包括海上风力发电系统210和陆上受端换流站220，海上风力发电系统210包括中压直流风机阵列211和送端变流器212，送端变流器212与中压直流风机阵列211连接，陆上受端换流站220通过直流海缆230与送端变流器212连接，使海上风力发电系统210构成的风电场内可以直接设置有送端变流器212，无需在海上平台处建立升压站，因此，能够降低海上平台的建造成本、减小海上平台的载荷，进而提高直流输电系统的经济性。

在本实用新型一些实施例中，每个中压直流风机阵列211可以包括多个中压直流风力发电机组2111，并且，每个中压直流风机阵列211中的多个中压直流风力发电机组2111可以并联连接。

继续参见图2，在一些实施例中，每个中压直流风机阵列211中的多个中压直流风力发电机组2111可以分别并联至一组海上风电场内中压直流电缆213，一组海上风电场内中压直流电缆213可以对应一个中压直流风机阵列211，以将不同的中压直流风机阵列211中的多个中压直流风力发电机组2111分别并联连接。

其中，一组海上风电场内中压直流电缆213可以包括海上风电场内中压直流高电压电缆和海上风电场内中压直流低电压电缆，中压直流风力发电机组2111的高电压输出端可以与海上风电场内中压直流高电压电缆连接，中压直流风力发电机组2111的低电压输出端可以与海上风电场内中压直流低电压电缆连接。

在这些实施例中，可选地，送端变流器212可以通过海上风电场内中压直流电缆213与中压直流风机阵列211连接。

在本实用新型一些实施例中，中压直流风力发电机组2111可以为具有中压电力电子转换器的风力发电机组。

图3示出了本实用新型一个实施例提供的中压直流风力发电机组的拓扑结构示意图。如图3所示，中压直流风力发电机组2111可以包括风力发电机组2112、风机变流器2113、风机变压器2114和风机整流器2115，风力发电机组2112依次与风机变流器2113、风机变压器2114和风机整流器2115连接。其中，风机变流器2113、风机变压器2114和风机整流器2115构成了上述的中压电力电子转换器，在其他实施例中，中压电力电子转换器还可以为其它结构，在此不做限制。

在这些实施例中，中压直流风机阵列211中的多个中压直流风力发电机组2111的风机整流器2115并联连接。

继续参见图3，风机变流器2113可以包括机侧变流器2116和网侧变流器2117，机侧变流器2116和网侧变流器2117可以通过直流母线连接。风机变压器2114可以为副边多绕组升压变压器，其中，风机变压器2114具有一组原边绕组和多组副边绕组。风机整流器2115包括多个三相不控整流桥，多个三相不控整流桥的数量与多组副边绕组的数量相同，每个三相不控整流桥与风机变压器2114中的一组副边绕组一一对应，并且每个三相不控整流桥分别与对应的副边绕组连接。

三相不控整流桥包括三个并联连接的二极管支路，三个二极管支路的结构相同，每个二极管支路上串联有两个二极管，每个二极管的连接方向相同，副边绕组的三相交流输出端中的每个输出端分别与对应的三相不控整流桥中的一个二极管支路连接，并且副边绕组的输出端连接至对应的二极管支路中的两个二极管之间。

可选地，每个中压直流风力发电机组2111的风机整流器2115中的多个三相不控整流桥依次串联连接，最终形成风机整流器2115的一个高电压输出端和一个低电压输出端。具体地，第一组三相不控整流桥的高电压输出端，作为风机整流器2115的高电压输出端，即中压直流风力发电机组2111的高电压输出端。第一组三相不控整流桥的低电压输出端，与第二组三相不控整流桥的高电压输出端连接，按照上述方法依次对各组三相不控整流桥串联连接，并且将最后一组三相不控整流桥的低电压输出端作为风机整流器2115的低电压输出端，即中压直流风力发电机组2111的低电压输出端。通常，可以利用风机变压器2114和风机整流器2115升高中压直流风力发电机组2111的电压等级。

在本实用新型实施例中，中压直流风力发电机组2111的网侧变流器2117所输出的交流电压为690VAC，风机整流器2115输出的直流电压可以提升到±30KV-±50KV，因此，可以在海上风电场内以直流电的形式传输电能，并且用直流电缆取代交流电缆。由于传输直流电的直流线缆的电压损耗小、传输容量大，因此，能够减少传输过程中的电损耗，并且利用直流线缆还能节省材料，降低海上输电系统的建造成本，进一步提高海上输电系统的经济性。另外，利用直流线缆还能解决相关技术中的风电场内部存在较大的无功电压的问题。

可选地，风机整流器2115的高电压输出端可以并联连接至海上风电场内中压直流高电压电缆，风机整流器2115的低电压输出端可以并联连接至和海上风电场内中压直流低电压电缆。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，每个中压直流风机阵列211中的中压直流风力发电机组2111可以由功率变换器电压等级、容量及经济性决定，在此不做限制。

在本实用新型一种实施方式中，海上风力发电系统210可以包括一个中压直流风机阵列211，送端变流器212可以包括一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块。此时，中压直流风机阵列211可以通过一组海上风电场内中压直流电缆213依次与送端逆变模块、送端升压变压模块和送端整流模块连接，并且将送端整流模块直接与直流海缆230连接。

图4示出了本实用新型一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图。

在本实用新型一些实施例中，如图4所示，送端变流器212可以包括送端逆变模块2121、送端升压变压模块2122和送端整流模块2123，送端逆变模块2121可以与中压直流风机阵列211连接，送端升压变压模块2122可以与送端逆变模块2121连接，送端整流模块2123可以与送端升压变压模块2122和直流海缆连接。

其中，送端逆变模块2121可以将中压直流风机阵列211输出的直流电转换为交流电，送端升压变压模块2122可以将送端逆变模块2121输出的交流电升压，得到升压后的交流电，送端整流模块2123可以将送端升压变压模块2122输出的交流电转换为直流电后输入直流海缆。

可选地，送端逆变模块2121可以为直流交流转换器，送端升压变压模块2122可以为中频升压变压器，送端整流模块2123可以为交流直流转换器。

由于中频升压变压器为高功率密度的电力电子变换器，因而可省去笨重的工频变压器及多余的变电环节，降低海上风力发电系统210的建造施工成本，进一步提高海上输电系统的经济性。

可选地，送端逆变模块2121可以为模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)，包括三个并联连接的逆变器支路2124，三个逆变器支路2124的结构相同，每个逆变器支路2124上分别串联有两个第一开关单元2125，每个第一开关单元2125包括串联连接的一个开关管和一个电感，每个逆变器支路2124中的两个电感相互连接，每个逆变器支路2124中的两个开关管分别与其他逆变器支路2124并联连接。

三个逆变器支路2124并联连接后形成送端逆变模块2121的两个输入端，每个逆变器支路2124中的两个电感之间还连接有一个送端逆变模块2121的输出端，形成送端逆变模块2121的三相交流输出端，每个输出端上还串联有一个中压交流断路器2126。

继续参见图4，送端逆变模块2121的两个输入端分别与其对应的中压直流风机阵列211连接，具体地，送端逆变模块2121的两个输入端分别与其对应的一组海上风电场内中压直流电缆213的海上风电场内中压直流高电压电缆和海上风电场内中压直流低电压电缆连接。送端逆变模块2121的三个三相交流输出端分别与送端升压变压模块2122的三相交流输入端连接。

在本实用新型一些实施例中，送端整流模块2123可以包括三个并联连接的整流器支路2127。送端整流模块2123可以为MMC，包括三个并联连接的整流器支路2127，三个整流器支路2127的结构相同，每个整流器支路2127上分别串联有两个第二开关单元2128，每个第二开关单元2128包括串联连接的一个开关管和一个电感，每个整流器支路2127中的两个电感相互连接，每个整流器支路2127中的两个开关管分别与其他整流器支路2127并联连接。

三个整流器支路2127并联连接后形成送端整流模块2123的两个输出端，每个整流器支路2127中的两个电感之间还可以形成送端整流模块2123的输入端，进而形成送端整流模块2123的三相交流输入端。其中，送端整流模块2123的三相交流输入端用于与送端升压变压模块2122的三相交流输出端连接。送端整流模块2123的两个输出端用于与直流海缆230连接。

其中，直流海缆230可以包括海上HVDC高电压柔性直流输电线路231和海上HVDC低电压柔性直流输电线路232。送端整流模块2123的高电压输出端可以与海上HVDC高电压柔性直流输电线路231连接，送端整流模块2123的低电压输出端可以与海上HVDC低电压柔性直流输电线路232连接。

图5示出了本实用新型另一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图。

在本实用新型另一些实施例中，如图5所示，送端变流器212可以包括送端逆变模块2121、送端升压变压模块2122和送端整流模块2123，送端逆变模块2121可以与中压直流风机阵列211连接，送端升压变压模块2122可以与送端逆变模块2121连接，送端整流模块2123可以与送端升压变压模块2122和直流海缆连接。

其中，送端逆变模块2121可以将中压直流风机阵列211输出的直流电转换为交流电，送端升压变压模块2122可以将送端逆变模块2121输出的交流电升压，得到升压后的交流电，送端整流模块2123可以将送端升压变压模块2122输出的交流电转换为直流电后输入直流海缆。

可选地，送端逆变模块2121可以为直流交流转换器，送端升压变压模块2122可以为中频升压变压器，送端整流模块2123可以为交流直流转换器。

由于中频升压变压器为高功率密度的电力电子变换器，因而可省去笨重的工频变压器及多余的变电环节，降低海上风力发电系统210的建造施工成本，进一步提高海上输电系统的经济性。

可选地，送端逆变模块2121可以为单相MMC，包括两个并联连接的逆变器支路2124，两个逆变器支路2124的结构相同，每个逆变器支路2124上分别串联有两个第一开关单元2125，每个第一开关单元2125包括串联连接的一个开关管和一个电感，每个逆变器支路2124中的两个电感相互连接，每个逆变器支路2124中的两个开关管分别与另一个逆变器支路2124并联连接。

两个逆变器支路2124并联连接后形成送端逆变模块2121的两个输入端，每个逆变器支路2124中的两个电感之间还连接有一个送端逆变模块2121的输出端，形成送端逆变模块2121的两个单相交流输出端，每个输出端上还串联有一个中压交流断路器2126。

继续参见图5，送端逆变模块2121的两个输入端分别与其对应的中压直流风机阵列211连接，具体地，送端逆变模块2121的两个输入端分别与其对应的一组海上风电场内中压直流电缆213的海上风电场内中压直流高电压电缆和海上风电场内中压直流低电压电缆连接。送端逆变模块2121的两个单相交流输出端分别与送端升压变压模块2122的两个单相交流输入端连接。

在本实用新型一些实施例中，送端整流模块2123可以包括两个并联连接的整流器支路2127。送端整流模块2123可以为单相MMC，包括两个并联连接的整流器支路2127，两个整流器支路2127的结构相同，每个整流器支路2127上分别串联有两个第二开关单元2128，每个第二开关单元2128包括串联连接的一个开关管和一个电感，每个整流器支路2127中的两个电感相互连接，每个整流器支路2127中的两个开关管分别与另一个整流器支路2127并联连接。

两个整流器支路2127并联连接后形成送端整流模块2123的两个输出端，每个整流器支路2127中的两个电感之间还可以形成送端整流模块2123的输入端，进而形成送端整流模块2123的两个单相交流输入端。其中，送端整流模块2123的单相交流输入端用于与送端升压变压模块2122的单相交流输出端连接。送端整流模块2123的两个输出端用于与直流海缆230连接。

在本实用新型另一种实施方式中，海上风力发电系统210可以包括多个中压直流风机阵列211，送端变流器212可以包括多个送端逆变模块、多个送端升压变压模块和多个送端整流模块，一个中压直流风机阵列211对应一个送端逆变模块，一个送端逆变模块对应一个送端升压变压模块，一个送端升压变压模块对应一个送端整流模块。此时，一个中压直流风机阵列211可以依次与一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块连接。

其中，中压直流风机阵列、送端逆变模块、送端升压变压模块和送端整流模块之间的连接与图4相似，在此不做赘述。

可选地，多个送端整流模块与直流海缆230并联连接。

在一些实施例中，多个送端整流模块的输出端可以直接并联至直流海缆230。

在另一些实施例中，继续参见图2，海上风力发电系统210还可以包括海上直流母线214，海上直流母线214与直流海缆230连接，并且多个送端整流模块分别并联至海上直流母线214。

可选地，海上直流母线214可以为海上直流汇集平台内的汇流直流母线，汇流直流母线包括正汇流直流母线和负汇流直流母线。

具体地，每个送端整流模块的高电压输出端可以分别连接至正汇流直流母线，正汇流直流母线与海上HVDC高电压柔性直流输电线路231连接，每个送端整流模块的低电压输出端可以分别连接至负汇流直流母线，负汇流直流母线与海上HVDC低电压柔性直流输电线路232连接。

在本实用新型实施例中，送端逆变模块所输出的交流电压为35KVAC，送端升压变压模块所输出的交流电压为220KVAC，送端整流模块所输出的直流电压为±320KVDC或者±400KVDC。

在本实用新型又一种实施方式中，海上风力发电系统210可以包括多个中压直流风机阵列211，送端变流器212可以包括多个送端逆变模块、多个送端升压变压模块和多个送端整流模块，一个中压直流风机阵列211对应一个送端逆变模块，一个送端逆变模块对应一个送端升压变压模块，一个送端升压变压模块对应一个送端整流模块。此时，一个中压直流风机阵列211可以依次与一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块连接。

图6示出了本实用新型另一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图。其中，图6中的中压直流风机阵列211、送端逆变模块2121、送端升压变压模块2122和送端整流模块2123之间的连接与图4相似，在此不做赘述，其区别仅在于多个送端整流模块2123依次串联连接。

在本实用新型再一种实施方式中，海上风力发电系统210可以包括多个中压直流风机阵列211，送端变流器212可以包括多个送端逆变模块、多个送端升压变压模块和多个送端整流模块，一个中压直流风机阵列211对应一个送端逆变模块，一个送端逆变模块对应一个送端升压变压模块，一个送端升压变压模块对应一个送端整流模块。此时，一个中压直流风机阵列211可以依次与一个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块连接。

图7示出了本实用新型再一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图。其中，图7中的中压直流风机阵列211、送端逆变模块2121、送端升压变压模块2122和送端整流模块2123之间的连接与图5相似，在此不做赘述，其区别仅在于多个送端整流模块2123依次串联连接。

图8示出了本实用新型另一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图。如图8所示，多个送端整流模块依次串联连接后，形成海上风力发电系统210的一个高电压输出端和一个低电压输出端，海上风力发电系统210的高电压输出端和低电压输出端分别与直流海缆230连接。

具体地，如图6或图7所示，可以将与中压直流风机阵列1连接的送端整流模块的高电压输出端，作为海上风力发电系统210的高电压输出端，与中压直流风机阵列1连接的送端整流模块的低电压输出端和与中压直流风机阵列2连接的送端整流模块的高电压输出端连接，按照上述方法依次对各个送端整流模块串联连接，并且将与中压直流风机阵列N连接的送端整流模块的低电压输出端作为海上风力发电系统210的低电压输出端。其中，N为大于或等于2的正整数。

在本实用新型实施例中，送端逆变模块所输出的交流电压为35KVAC，送端升压变压模块所输出的交流电压为50KVAC，送端整流模块所输出的直流电压为±100KVDC。

在本实用新型再一种实施方式中，海上风力发电系统210可以包括多个中压直流风机阵列211，送端变流器212可以包括多个送端逆变模块、一个送端升压变压模块和一个送端整流模块，一个中压直流风机阵列211对应一个送端逆变模块。此时，一个中压直流风机阵列211与一个送端逆变模块连接，多个送端逆变模块与送端升压变压模块并联连接。

图9示出了本实用新型再一个实施例提供的送端变流器的拓扑结构示意图。其中，图9中的中压直流风机阵列211、送端逆变模块2121、送端升压变压模块2122和送端整流模块2123之间的连接与图4或图5相似，在此不做赘述，其区别仅在于多个送端逆变模块2121并联至送端升压变压模块2122。

在一些实施例中，送端整流模块的输出端可以直接连接至直流海缆。

图10示出了本实用新型又一个实施例提供的海上输电系统的结构示意图。如图10所示，在另一些实施例中，海上风力发电系统210还可以包括海上直流母线，海上直流母线与直流海缆230连接，并且送端整流模块的输出端连接至海上直流母线。

可选地，海上直流母线可以为海上直流汇集平台内的汇流直流母线，汇流直流母线包括正汇流直流母线和负汇流直流母线。

具体地，送端整流模块的高电压输出端可以连接至正汇流直流母线，正汇流直流母线与海上HVDC高电压柔性直流输电线路231连接，送端整流模块的低电压输出端可以连接至负汇流直流母线，负汇流直流母线与海上HVDC低电压柔性直流输电线路232连接。

在本实用新型实施例中，送端逆变模块所输出的交流电压为35KVAC，送端升压变压模块所输出的交流电压为220KVAC，送端整流模块所输出的直流电压为±320KVDC或者±400KVDC。

在本实用新型一些实施例中，陆上受端换流站220可以包括受端逆变器，受端逆变器可以与直流海缆230连接，受端逆变器可以将直流海缆230传输的直流电转换为交流电。

其中，受端逆变器与送端逆变模块的结构相似，在此不做赘述。

可选地，陆上受端换流站220的高电压输入端可以与海上HVDC高电压柔性直流输电线路231连接，陆上受端换流站220的低电压输入端可以与海上HVDC低电压柔性直流输电线路232连接。

在本实用新型一些实施例中，继续参见图2，海上输电系统还可以包括陆上升压变压器240，陆上升压变压器240可以分别与陆上受端换流站220和交流电网250连接，陆上升压变压器240可以将陆上受端换流站输出的交流电升压后输入交流电网250，进而将海上风电能量输送到陆上电网。

在本实用新型一些实施例中，海上输电系统还可以包括陆上交流母线260，陆上交流母线260可以分别与陆上受端换流站220和陆上升压变压器240连接。其中，陆上交流母线260可以为陆上220KV交流汇集线路。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上输电系统，其特征在于，包括：

海上风力发电系统，所述海上风力发电系统包括中压直流风机阵列和送端变流器，所述送端变流器设置在所述海上风力发电系统构成的风电场内，所述送端变流器与所述中压直流风机阵列连接，所述中压直流风机阵列输出直流电，所述送端变流器将所述中压直流风机阵列输出的直流电升压，得到升压后的直流电；

陆上受端换流站，所述陆上受端换流站通过直流海缆与所述送端变流器连接，所述陆上受端换流站将所述直流海缆传输的直流电转换为交流电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述送端变流器包括：

送端逆变模块，所述送端逆变模块与所述中压直流风机阵列连接，所述送端逆变模块将所述中压直流风机阵列输出的直流电转换为交流电；

送端升压变压模块，所述送端升压变压模块与所述送端逆变模块连接，所述送端升压变压模块将所述送端逆变模块输出的交流电升压，得到升压后的交流电；

送端整流模块，所述送端整流模块与所述送端升压变压模块和所述直流海缆连接，所述送端整流模块将所述送端升压变压模块输出的交流电转换为直流电后输入所述直流海缆。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述送端升压变压模块为中频升压变压器。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述海上风力发电系统包括多个所述中压直流风机阵列，所述送端变流器包括多个所述送端逆变模块；

其中，一个所述中压直流风机阵列与一个所述送端逆变模块连接，多个所述送端逆变模块与所述送端升压变压模块并联连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述海上风力发电系统包括多个所述中压直流风机阵列，所述送端变流器包括多个所述送端逆变模块、多个所述送端升压变压模块和多个所述送端整流模块；

其中，一个所述中压直流风机阵列依次与一个所述送端逆变模块、一个所述送端升压变压模块和一个所述送端整流模块连接，多个所述送端整流模块与所述直流海缆并联连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述海上风力发电系统还包括：

海上直流母线，所述海上直流母线与所述直流海缆连接，并且多个所述送端整流模块分别并联至所述海上直流母线。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述海上风力发电系统包括多个所述中压直流风机阵列，所述送端变流器包括多个所述送端逆变模块、多个所述送端升压变压模块和多个所述送端整流模块；

其中，一个所述中压直流风机阵列依次与一个所述送端逆变模块、一个所述送端升压变压模块和一个所述送端整流模块连接，多个所述送端整流模块依次串联连接后与所述直流海缆连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中压直流风机阵列包括多个中压直流风力发电机组，多个所述中压直流风力发电机组并联连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中压直流风力发电机组包括风力发电机组、风机变流器、风机变压器和风机整流器，所述风力发电机组依次与风机变流器、风机变压器和风机整流器连接；

其中，所述中压直流风机阵列中的多个所述中压直流风力发电机组的所述风机整流器并联连接。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

陆上升压变压器，所述陆上升压变压器分别与所述陆上受端换流站和交流电网连接，所述陆上升压变压器将所述陆上受端换流站输出的交流电升压后输入所述交流电网。

Images