海上风电场直流电力汇聚与接入
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展
柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展，柔性直流输电（VSC-HVDC）技术以其独特的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。
本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。
我们将从柔性直流输电的基本原理出发，深入探讨其关键技术和设备，包括换流器、控制系统、保护策略等。
我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例，评估其在实际运行中的性能表现。
我们将展望柔性直流输电技术的发展前景，探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。
通过本文的阐述，我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。
二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术，又称为电压源换流器直流输电（VSC-HVDC），是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。
与传统的基于电网换相换流器（LCC）的直流输电技术不同，柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器（VSC），这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。
柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器（VSC）。
VSC采用可关断的电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT），通过脉宽调制（PWM）技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。
VSC既可以作为有功功率的源，也可以作为无功功率的源，因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。
在柔性直流输电系统中，VSC通常与直流电容器和滤波器并联，以维持直流电压的稳定和滤除谐波。
VSC通过改变其输出电压的幅值和相位，可以独立地控制有功功率和无功功率的传输，从而实现对交流电网的灵活支撑。
柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统，包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等，以确保系统的稳定运行和电能质量。
这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求，对VSC的输出进行实时调整，从而实现对交流电网的精准控制。
柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统，实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。
英国电网新接入2座海上风电场
提 高 架 空 线 高 度
［ ］２ ０－ ２０ １ ０ ０ ０ ６年 长 沙 电 网 调 度 运行 周 报 ［ ． 沙 ： 沙 电业 局 ． Ｒ］长 长
Ｄｉｐ ｔｈ ｎ ｎ ｐ ｒｔｏ ｅ ｌ ｒＣｈ ｎ ｓ ａｄｓｒｂ ｔ ｎｎ ｔ ｒ ｓ ａｃ ｉ ｇａ ｄｏ ｅａｉｎｗｅ ｋｙｆ ａ ｇ ｈ ｉｔ ｕｉ ｅｗｏｋ ｏ ｉ ｏ
严重 的事 故 隐患 。
［ ］２ ０ ２ ００年 、０ ６年 长 沙 地 区 电 网 年 度 运 行 方 式 资 料 汇 编 ［ ． ２０ Ｒ］长
沙 ： 沙 电业 局 ． 长
Ａｎ ｕ ｌｉｆ ｒ ｔｏ ｏｌｃｉｎ ｏ ｏ ｒｎ ｔ ｒ ｐ ｒｔｏ ｄ ｎ ｎ ａ ｎｏｍａｉｎ ｃ ｌｅ ｔ ｆｐ ｗｅ ｅｗｏｋ ｏ ｅａｉｎ ｍｏ ｅｉ ｏ
尽 量 减 少 类 似 事 故 发 生 树线 矛 盾 是 造成 配 电事故 的一 个 重要 因素 ． 许 多 原 因不 明 的 故 障 大 多 是 由 于 树 竹 碰 线 引 起 的 目 前 长 沙 市 随 着 架 空 线 入 地 和 绝 缘 导 线 的普 遍 推 广 使 用 ． 树 线 矛 盾 导 致 的故 障 已经 很 少 。 来 有 必 要 将 由 将 此 经 验 推 广 到 郊 县 电 网 ． 同 时 考 虑 在 故 障 高 发 地 段
浙江海上风电初探及展望_卢史杰
2011年第12期0引言2010年3月，我国第一座大型海上风电项目———东海风电场成功完成了首台风电机组的安装，标志着我国海上风电已进入工程实施阶段。
目前，我国正在大力发展陆上风电场，针对陆上风电场开展的风机设计、功率调节、风电并网等研究为风电发展提供了技术支撑[1]。
但陆上风电场需占用大量土地资源，这对于经济发展迅速、寸土寸金的浙江省来说，将面临许多阻力。
相比之下，浙江省海上风能资源潜力巨大，发展海上风电可行性较高。
本文从浙江省实际地理结构、气候特征及电网框架出发，分析了发展海上风电的优势、阻力及前景，提出了可能遇到的技术难点，探讨了适应浙江实际状况的海上风电关键技术；同时，为保证浙江近海风电的健康发展及电网接纳风电后的安全稳定运行，对浙江海上风电场的设计提出了部分设计原则，具有较强的实际意义。
1浙江发展海上风电的优势、阻力及前景1.1浙江发展海上风电的优势浙江省东邻东海，具备开发海上风电的条件并具有独特的优势，主要包括以下几个方面：（1）海上风能丰富。
浙江省内全年季风显著，在杭州湾海域、舟山东部海域、宁波象山海域、浙江海上风电初探及展望卢史杰1，郝捷2，张睿3（1.鄞州供电局，浙江宁波315000；2.天津市电力公司高压供电公司，天津300381；3.东北电力大学，吉林吉林132012）摘要：结合浙江省经济发展现状及地理气候特征，分析了开发海上风电的必要性、优势及阻力。
探讨了海上风电建设过程中的关键技术，给出了适应浙江实际状况的海上风电类型选择、海上变电站接入原则、入网电压等级选择以及电缆铺设的注意事项。
关键词：浙江；海上风电；关键技术；设计原则中图分类号：TM715文献标志码：A文章编号：1007-1881（2011）12-0020-04Exploration and Prospect of Offshore Wind Power in Zhejiang ProvinceLU Shi -jie 1，HAO Jie 2，ZHANG Rui 3（1.Yinzhou Power Supply Bureau ，Ningbo Zhejiang 315000，China ；2.Tianjin Power High Voltage Power Supply Company ，Tianjin 300381，China ；3.Northeast Dianli University ，Jilin Jilin 132012，China ）Abstract:The necessity ，advantages and resistance of offshore wind power in Zhejiang province are analyzed combined with its current situation of economic development and geographical and climatic characteristics.The key technologies in offshore wind power construction are analyzed.Meanwhile ，the offshore wind power type selection ，offshore substation access principles ，access voltage grade selection and cable laying consider -ations for the actual situation in Zhejiang are provided.Key words:Zhejiang ；offshore wind power ；key technology ；design principles浙江电力ZHEJIANG ELECTRIC POWER202011年第12期台州海域和温州海域均具有丰富的海上风能资源，具备建设大型海上风电场的条件。
能源行业海上风电场开发方案
能源行业海上风电场开发方案第一章海上风电场开发背景与规划 (2)1.1 海上风电场发展背景 (2)1.1.1 国际背景 (2)1.1.2 国内背景 (3)1.1.3 技术背景 (3)1.2 海上风电场开发规划 (3)1.2.1 总体规划 (3)1.2.2 布局规划 (3)1.2.3 规模规划 (3)1.2.4 开发时序 (4)第二章海上风电场资源评估 (4)2.1 风资源评估 (4)2.2 海洋环境评估 (4)2.3 地质条件评估 (5)第三章海上风电场开发模式与政策 (5)3.1 开发模式分析 (5)3.1.1 产业一体化模式 (5)3.1.2 合作开发模式 (5)3.1.3 EPC（设计采购施工）模式 (5)3.2 政策法规与扶持政策 (5)3.2.1 政策法规 (5)3.2.2 扶持政策 (5)3.3 市场分析与竞争态势 (6)3.3.1 市场分析 (6)3.3.2 竞争态势 (6)第四章海上风电场设计 (6)4.1 风电机组选型 (6)4.2 基础设施设计 (7)4.3 电气系统设计 (7)第五章海上风电场施工与安装 (7)5.1 施工方案设计 (7)5.2 安装工艺与设备 (8)5.3 安全管理 (8)第六章海上风电场运维管理 (9)6.1 运维组织结构 (9)6.1.1 组织架构 (9)6.1.2 职责分工 (9)6.2 运维技术与管理 (9)6.2.1 运维技术 (10)6.2.2 运维管理 (10)6.3 风电场监测与预警 (10)6.3.1 监测系统 (10)6.3.2 预警系统 (10)第七章海上风电场环境保护与监测 (11)7.1 环境影响评估 (11)7.1.1 评估目的与原则 (11)7.1.2 评估内容与方法 (11)7.1.3 评估结果与分析 (11)7.2 环保措施与实施 (11)7.2.1 环保措施设计 (11)7.2.2 环保措施实施 (11)7.3 环境监测与评估 (12)7.3.1 监测内容与方法 (12)7.3.2 监测制度与责任 (12)7.3.3 监测结果与应用 (12)第八章海上风电场投资与经济效益分析 (12)8.1 投资分析 (12)8.2 经济效益评估 (12)8.3 投资风险分析 (13)第九章海上风电场市场前景与产业发展 (13)9.1 市场前景分析 (13)9.2 产业链发展 (14)9.3 产业政策与趋势 (14)第十章海上风电场开发案例分析 (15)10.1 国内外典型海上风电场案例分析 (15)10.1.1 欧洲海上风电场案例 (15)10.1.2 亚洲海上风电场案例 (15)10.1.3 国内海上风电场案例 (15)10.2 开发经验与启示 (15)10.2.1 技术创新 (15)10.2.2 政策支持 (15)10.2.3 产业链协同 (16)10.3 优化建议与展望 (16)10.3.1 优化开发布局 (16)10.3.2 加强技术创新 (16)10.3.3 完善政策体系 (16)10.3.4 推动国际合作 (16)第一章海上风电场开发背景与规划1.1 海上风电场发展背景1.1.1 国际背景全球气候变化和能源需求的日益增长，可再生能源的开发和利用已成为各国能源战略的重要方向。
海上风电典型送出方案技术经济比较研究
海上风电典型送出方案技术经济比较研究李飞飞;王亮;齐立忠;张磊;刘勇【摘要】海上风力发电具有不占用土地资源，风速高的优点，是风电产业未来的主要发展方向。
结合国内海上风电工程实例，在给出典型海上风电并网方案基础上，对海上风电场的交流、直流送出方案的技术经济比较进行分析研究。
%As the offshore wind farm occupies no land and has high wind speed,it has become the major development direction of the wind power industry. In this paper,the typical transmission schemes are given based on the domestic offshore wind farm projects. And a detail analysis is presented on technical and economical comparisons of both AC and DC transmission schemes for the offshore wind farm.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5页(P140-144)【关键词】海上风电;典型送出方案;技术经济比较【作者】李飞飞;王亮;齐立忠;张磊;刘勇【作者单位】河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031;河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031;国网北京经济技术研究院，北京 102209;河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031;河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄 050031【正文语种】中文【中图分类】TM614我国海上风能资源丰富，可开发风能资源约7.5亿kW，是陆上风能资源的3倍[1]，且主要分布在经济发达、电网结构较强、缺乏常规能源的沿海地区。
海上风电场电力传输与海底电缆的选择
前言风能的开发、利用主要有两种形式，分别是陆地风能和海上风能。
近年来我国新增风电装机容量以年均100%的速度在高速发展，但风电开发主要集中在陆地，海上风电资源开发则刚刚起步。
我国海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过7.5亿千瓦，而且距离电力负荷中心很近，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。
海上风力发电场将成为未来风能应用和发展的重点，海上风力发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域。
由于海底自然环境恶劣及不可预见性，海上风电用海底电缆是设计技术、制造技术难度较大的电缆品种。
海底电缆不仅要求防水、耐腐蚀、抗机械牵拉及外力碰撞等特殊性能，还要求较高的电气绝缘性能和很高的安全可靠性，特别是大长度海缆、海底光电复合缆更是对目前电缆行业的制造能力和技术水平提出了极大挑战。
1 海底光电复合缆的应用概述海底光电复合缆就是在海底电力电缆中加入具有光通信功能及加强结构的光纤单元，使其具有电力传输和光纤信息传输的双重功能，完全可以取代同一线路敷设的海底电缆、海底光缆，节约了海洋路由资源，降低制造成本费用、海上施工费用、路岸登陆费用，直接降低了项目的综合造价和投资，并间接地节约了海洋调查的工作量、后期路由维护工作。
海底光电复合缆广泛应用于海上石油和石化项目、大陆与岛屿、岛屿与岛屿之间、穿越江河湖底的电力和信息传输。
近几年蓬勃发展的海上风力发电场更是大多采用海底光电复合缆，我国近两年建设的近海试验风电场全部采用海底光电复合缆实现电力传输和远程控制。
随着信息化、自动化及我国海洋事业和智能电网的快速发展，未来的数十年内，无论是海上风力发电，还是海上石油平台等海上作业系统应用的海底电缆，绝大多数都将使用海底光电复合缆。
经统计，从2007年至今，中天科技海缆公司共收到国内外海缆咨询信息二百多份，涉及海缆数量2000多公里，其中光电复合缆占82.3%。
据2009中国国际海上风电和传输大会称，中国沿海-20m水深以内风电可开发量约7.5亿kW，为我国陆上风电可开发量的3倍，因此,海上风电资源将成为我国开发清洁能源的一个重要领域。
海上风电接入柔直系统交流侧故障特征及对保护的影响分析
第 49 卷 第 20 期 2021 年 10 月 16 日
DOI: 10.19783/ki.pspc.201591
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.49 No.20 Oct. 16, 2021
海上风电接入柔直系统交流侧故障特征及对保护的影响分析
AC-side fault analysis of a VSC-HVDC transmission system connected to offshore wind farms and the impact on protection
ZHENG Liming1, JIA Ke1, BI Tianshu1, HOU Laiyun1, FANG Yu2
郑黎明 1，贾 科 1，毕天姝 1，侯来运 1，方 煜 2
(1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)，北京 102206；2.国家电网南京供电公司，江苏 南京 210019)
摘要：柔性直流输电是解决大规模海上风电远距离外送问题的首选方案。然而，柔直送端交流系统发生故障时， 线路两侧短路电流均由电力电子换流器提供，系统的故障特征发生了根本性变化，直接导致传统保护性能的下降、 甚至不正确动作，影响系统的安全运行。因此，针对永磁风电场经柔直外送的拓扑，分析了柔直送端交流侧故障 的特征，并结合交流侧故障穿越控制目标提出了换流器短路电流解析表达方法。理论分析表明，当风电场弱出力 时，仅由柔直换流器提供短路电流，且短路电流呈现出幅值受限特性、甚至低于额定电流；当风电场正常出力时， 柔直换流器与风电场均提供短路电流，且二者控制目标不同，两侧同相别短路电流必然存在分析，获知了线路距离保护、差动保护均会存在性能下降的问题。 在PSCAD/EMTDC中建立了风电柔直送出系统的精细化模型，验证了理论分析的正确性，为现场保护配置以及保 护新原理的研究提供了理论基础。 关键词：风电场；柔性直流；交流故障；故障特征分析
风电并网新技术——柔性直流输电详解
风电并网新技术——柔性直流输电详解“通俗地讲，在现有的电网中使用了柔性直流输电系统，相当于在电网中接入了一个阀门和电源，它不仅可以有效地掌握其上面通过的电能，隔离电网故障的集中，而且还能依据电网需求，自身快速、敏捷、可调地发出或者汲取一部分能量。
”中国电科院贺之渊博士介绍道，“这对优化电网的潮流分布，增加电网稳定性，提升电网的智能化和可控性，都具有肯定的作用。
”从技术上来说，柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术，其采纳最先进的电压源型换流器和全控器件，是常规直流输电技术的换代升级。
相比于沟通输电和常规直流输电，在传输能量的同时，还能敏捷地调整与之相连的沟通系统电压。
具有可控性较好、运行方式敏捷、适用场合多等显著优点。
沟通并网的技术瓶颈目前，使用沟通并网是绝大多数风电场并网的选择。
但是风电场通过沟通并网目前普遍存在一些技术瓶颈：首先，使用沟通并网需要风电场和所连接的沟通系统必需严格保持频率同步，而风机对并网处沟通母线电压波动较为敏感。
现有运行阅历表明，沟通系统电压波动是风机退网的主要缘由之一。
其次，在沟通系统发生故障的状况下，风电场的稳定运行往往需要在母线出线端加装无功补偿装置，从而提高风场的故障穿越力量。
但这样一来加大了风电场投资，另外补偿装置对风机的最大风能捕获及风机掌握器本身，都有可能造成不利影响。
最终，对于海上风电场来说，假如使用沟通电缆连接，当电缆长度超过肯定数值后，需要很大的感性无功补偿装置，尤其是对于距离岸边较远的风电场来说，在线路中间进行无功补偿几乎没有可能。
而使用柔性直流输电电缆理论上没有距离限制，所以当超过肯定的等价距离后，一般大于50~100千米，使用直流并网是最合理的选择。
常规直流输电存问题常规直流需要所连沟通系统供应换相电压，比较简单发生换相失败的故障，这对于风电场来说大大降低了其平安稳定运行的力量。
常规直流在传输同样容量的功率时，比沟通和柔性直流输电方案的占地面积要大得多(两倍以上)，因此不适合风电场使用。
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国外海上风场建设情况
从2000年开始，欧洲海上风能的投入已开始超过陆上风能，并将逐步增加 。海上风电发展最快的英国2009年新增装机容量30.6万千瓦，累计装机容 量89.4万千瓦，2010海上风电装机突破100万千瓦。
海上风电的特点
风场建设成本占30%左右 维护成本高涨，要求机组高度的可靠性 为降低成本，希望最少的海上平台数 无需考虑景观、噪声问题 为减少海上平台载荷，机组要更加紧凑 无需考虑空间问题，机组将更加大型化，降低成本 海风更平稳、拥有更高的年利用小时数 海上电力汇集与传输成本更高
（b）全功率变换机组
VDC
VD ,WT
G
风机控制
效率示意
根据输出电压将控制模式分为两种：正常和非正常
风场群的电力汇聚与接入
北海超级电网
阶段一（ 阶段一（到2020年）
阶段二（ 阶段二（到2030）
OK,ABB ALSTON
技术关键—超级节点
北海超级电网
几种拓扑结构
简单举例
拓扑结构归类
星形带开关环 星形 风电场环形 岸上换流站环形 环形
三、大容量电池储能接入技术
（1）电池储能接入变流器系统 （2）面向微电网的电池储能系统 （3）储能系统提高风电接入能力研究
谢谢!
风机成本
关键元件
DC/DC变换器
隔离、非隔离
Lf
SAB、DAB
Vd
Cin
Cout
Rload
关键元件
直流断路器
σ
i
Lσ1 i1
σ
Lσ2 i2
UB
u
σ
（a）固态断路器 ABB,300KV,9KA
（b）混合断路器
（c）缓冲型机械断路器
关键元件
直流风机
VDC
VD ,WT
VDC
VD ,WT
（a）双馈机组
“握手”协调方法[1]
新兴方法（ 新兴方法（多端系统） 多端系统）
分区分段技术[2] 直流断路器分步跳闸方法[3]
描述
继保开关
交流断路器配合 快速直流隔离开关
快速直流断路器
优点
投资成本低
灵活、可靠
缺点
交流侧开关不够快速、 故障后系统恢复时间长
直流断路器价格昂贵、 损耗大
[1]Tang L, Boon-Tech O. Locating and isolating DC faults in multi-tenninal DC systems. IEEE Transactions on Power Delivery, 2007, 22(3):1877-1884. [2]Gomis-Bellmunt O, Liang J, Ekanayake J, et al. Topologies of multiterminal HVDC-VSC transmission for large offshore wind farms. Electric Power Systems Research, 2011, 81(2): 271-281. [3]Yang J, Fletcher J E, O’Reilly J, et al. Protection scheme design for meshed VSC-HVDC transmission systems of large-scale wind farms. International Conference on AC and DC Power Transmission, London, UK, 2010.
不存在上述问题，且同样成本的直流电缆可以传输更多的电能 P-Q解耦控制、黑启动 风场的低电压穿越问题由VSC直流输电解决，对风电机组的要求降低
大型风场电力汇聚与传输并网
几种方案及面临的问题 交流汇集与交流传输并网
有典型案例， 有典型案例，技术成熟
交流汇集与直流传输并网
有典型案例， 有典型案例，技术成熟
控制策略
网侧换流站控制模式介绍
主从控制 协调下垂控制
描述：类似交流电网平衡节点控制，站间需要通信 优点：易于实现，尤其针对大型MTDC系统 缺点：主站无功率控制能力；需要快速通信来实现 故障保护
描述：类似交流电网P-f下垂控制，站间一般不需要通信 优点：站间能自动分配功率，即使是在某个换流站出现故 障的情况下 缺点：当换流站数目较多时难以设置功率分配率
海上风电汇聚与传输系统（ 海上风电汇聚与传输系统（3）
DC汇集/DC传输风电场
海上风电汇聚与传输系统（ 海上风电汇聚与传输系统（4）
DC串联升压汇集直接传输风电场
最少的海上平台 最短的海底电缆
DC串联升压汇集传输最具经济性
VDC
VD ,WT
VDC
（a）全功率变换机组
VDC
VD ,WT
（b）双馈机组
海上平台成本 风机成本 其他损耗 和成本 传输成本
风机成本 海上平台成本 变流站损耗 变流站成本 传输损耗 传输成本
传输损耗 内网成本 和损耗 风机损耗
内网成本 和损耗
变流站成本
变流站损耗 传输成本 传输损耗 内网成本 和损耗 风机损耗
风机损耗
交流风场，HVAC传输
交流风场， VSC-HVDC传输
直流串联型风场
国家能源海上风电技术装备研发中心 (与华锐风电共建) 上海交通大学风电研究中心简介 中心主任 蔡旭
组织机构
系统控制研究所 风力机研究所
交大风力发电研究中心
风电场建设研究所
风电政策研究室
系统控制研究所
研究方向： 研究方向：
一、风电机组电气控制系统
（1）风电机组变流器 （2）风机整机控制系统 （3）风机变桨控制系统
直流汇聚与直流传输并网 DC串联升压汇集直接传输并网
无案例 无案例， 无案例，需要大功率DC/DC 需要大功率DC/DC关键技术突破 DC/DC关键技术突破
海上风电汇聚与传输系统（ 海上风电汇聚与传输系统（1）
AC汇集/AC传输风电场
海上风电汇聚与传输系统（ 海上风电汇聚与传输系统（2）
AC汇集/DC传输风电场
中国的特殊情况
中国东部海域大陆架慢长,海水不深 电力负荷高度集中在东南部地区
海上风电技术的挑战
机组的超大容量化与智能维护 风电机组需要更高的可靠性与容错性 风电场建设的低成本化问题 更适合波动功率汇集与传输的技术
海上大规模风电的汇集与传输网需要有新的思路!
为什么要用直流汇集与传输风电
交流面临的问题： 大规模交流输送0-100%额定功率变化的电能，可调高抗及电压稳定等面 临技术难题 海底电缆线路中间增设补偿电感投资增加 VSC直流的优点： 输电功率的大幅度波动，满载时额定电压、低载时工频过电压、需要电感 补偿
VD ,WT
G
但是
机组高度耦合
（c）典型拓扑结构示意
机端电压的可变化范围是弃风与否的关键
直流串联型风场的传输成本最小
发电机损耗
小型直流风场
大型交流风场 小型交流风场 直流汇聚风场 大型直流风场
DC/DC
损耗
整流损耗
直流串联风场
2MW永磁直流风机的损耗
160MW不同风场在10m/s风速下的传输成本
海上风场输电技术： 海上风场输电技术：直流串联风场
风电场群直流系统的保护
直流网故障类型
过流故障 过压故障
产生原因
直流网出现短路故障
岸上逆变换流站退出运行
响应时间
毫秒级 取决于电容放电时间
毫秒级 取决于电容充电时间
解决方案
具有快速故障清除能力的直流断 路器
基于风电场侧换流站的高级直流 电压控制
风电场群直流系统的保护
直流网过流保护
传统方法（ 传统方法（点对点系统） 点对点系统）
Distributed controller Hardware in the loop test system
Electric pitch control system
Converter
Master control system
二、大规模风电并网研究
（1）大规模电网友好型风电场关键技术 （2）多风电场集群控制系统 （3）海上风电轻型直流输电系统
以最少的直流断路器实现N-1控制
风电场群汇聚与传输的控制策略
控制风场侧的交 流电压幅值及频 率，输送风电功 率至MTDC网 控制直流电压， 控制直流电压， 从MTDC网输送 MTDC网输送 功率至岸上交 流电网
存在两种控制方式 存在两种控方式 主从控制 协调下垂控制
主从方式下若是主方站 主从方式下若是主方站发生故障， 故障，必须有其他VSC来继续控制直流侧电压， 来继续控制直流侧电压，以防止直流电压上升 以防止直流电压上升。 协调方式下发 调方式下发生故障时 式下发生故障时， 生故障时，则下垂特性可以继续控制 则下垂特性可以继续控制。 交流网发生故障时， 流网发生故障时，电网吸收功率的能力降低， 电网吸收功率的能力降低，需要通过通信或者检测直流侧电压来控制风场输出， 需要通过通信或者检测直流侧电压来控制风场输出， 以达到功率平衡。 以达到功率平衡。
1896
1920
1987
2006
海上风电场 的直流电力汇聚与接入
上海交通大学风电研究中心 蔡旭 xucai @
国内海上风场建设情况
5～25米水深以内的近海区域、海平面以上50米高度 的风电可装机容量约为2亿千瓦 最早的海上风场位于上海东海大桥，建于2008年， 装机容量为10.2万千瓦，全部并网发电，另外在辽宁 渤海湾、江苏如东也有少量分布 上海预计在2015年完成70万千瓦海上风电场建设， 在2020年完成155万千瓦；江苏预计在2015年完成 460万千瓦，在2020年完成945万千瓦。中国海上风 电装机预计2015年500万千瓦，到2020年3000万 千瓦