功率系統和操作功率系統的方法技術方案

一種功率系統，包括包含多個發電機(10)的發電站(100)，和AC集電電網(200)，所述AC集電電網(200)被適配用于將發電站(100)和HVDC換流站互連。AC集電電網被適配用于操作外部網絡規定，從而實現諸如簡化的控制與電子元件的優點。還提供了一種操作功率系統的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】一種功率系統，包括包含多個發電機(10)的發電站(100)，和AC集電電網(200)，所述AC集電電網(200)被適配用于將發電站(100)和HVDC換流站互連。AC集電電網被適配用于操作外部網絡規定，從而實現諸如簡化的控制與電子元件的優點。還提供了一種操作功率系統的方法。【專利說明】
本專利技術總體上涉及功率系統，并且更具體地涉及一種包括多個連接到HVDC換流站的發電機的功率系統。本專利技術還涉及一種操作這一功率系統的方法。
技術介紹
光伏(PV)發電系統的吸引力在于其提供沒有C02排放量和其他常規能源缺陷的發電方式。然而，它們的缺陷在于對于發電來說最佳的地點在地理上位于熱帶，遠離主要負載中心。為此，如果大規模采用光伏，遠距離輸電有可能是必要的。 對于很長的距離和海底輸電，優選方法為目前的高壓直流(HVDC)輸電。創建具有HVDC連接的PV電站最直觀的方式示于圖1中。電站包括大量串聯和并聯PV板以形成陣列。這些陣列被連接到逆變器，所述逆變器將來自PV板的未調節的DC輸出轉換為成經調節的AC電壓，并確保PV陣列操作在最大功率點。逆變器通過變壓器將功率饋送到MV AC集電電網。集電電網被連接到電流源轉換器HVDC換流站，這需要大的濾波器和電容器組，以用于補償諧波電流和與晶閘管轉換器相關聯的無功功率需求。另外，系統的啟動提出了技術挑戰，這是因為集電電網中沒有大的電壓源，諸如同步發電機，其能夠允許向集電電網供能。緩解這個問題的一種方式是在集電電網中提供STATC0M或柴油發電機組單元。然而，這意味著原本應當優選避免的成本和功率損失。
技術實現思路
本專利技術的一個目的在于消除或至少緩解現有技術的問題，并提供一種與現有技術功率系統相比更簡單并更易于控制的功率系統。 本專利技術基于包括私有的功率集電系統的功率系統的操作可以不同于由諸如IEEE1547規定管轄的功率系統這一洞見。 根據本專利技術的第一方面，提供了一種功率系統，其包括包含多個發電機的發電站，和適配用于將發電站和HVDC換流站互連的AC集電電網，所述系統的特征在于:AC集電電網被適配用于操作外部網絡規定。 在優選的實施例中，發電機包括光伏陣列。 在優選的實施例中，逆變器被適配用于提供諧波濾波的一部分，并優選是全部。以這種方式，對AC集電電網和HVDC站的要求得以降低。 根據本專利技術的第二方面，提供了一種操作根據權利要求1所述的功率系統的方法，其包括:執行通過按步驟的方式進行的啟動，以及操作DC集電電網(200)外部網絡規定。 附加的優選實施例由從屬權利要求限定。 【專利附圖】【附圖說明】 通過示例參考附圖，現在描述本專利技術，其中: 圖1是根據現有技術的功率系統的示意圖；以及 圖2是根據本專利技術的功率系統的示意圖。 【具體實施方式】 在下文中，將給出功率系統和操作這一系統的方法的詳細說明。 圖1已經在
技術介紹
部分中進行了描述，并在此不作進一步的評論。 參考圖2, —種功率系統包括:發電站，一般記為100,其具有多個發電機10和多個逆變器20，其中每個逆變器被連接到相應的發電機。在大型發電站中，可以有從100個逆變器至多達上千個逆變器或甚至更多。因此，發電站100是具有發電的局部化分組的微電網。 在一個優選的實施例中，發電機被包括在大的光伏電站，并且每個發電機10為光伏(PV)陣列。一種光伏電站，也被稱為太陽能場或太陽能場，為設計用于將功率供應到電網的大規模光伏系統。它們不同于大多數建筑物安裝的和其他非集中的太陽能發電應用，這是因為它們以公共電力的等級供應功率，而不是針對本地用戶或多個本地用戶。 發電站100通過HVDC換流站(一般記為300)經由AC集電電網(一般記為200)可連接到公共功率網絡。所述HVDC換流站300可以使用基于晶閘管的線路換向轉換器而具有HVDC連接。具有低成本和低損耗的基于電流源轉換器的HVDC可以用于本來是不可能的應用。 功率流總是單向的，這意味著DC側的電壓極性將是恒定的，這意味著擠出式交聯聚合物電纜可以用于DC輸電。 根據由逆變器提供的有源濾波以及集電電網中降低的諧波需求，HVDC站中濾波的量可以減小。在一個優選實施例中，逆變器20被適配用于提供諧波濾波的一部分，優選為全部諧波濾波，由此，HVDC站中的濾波進一步得以減小。這根據標準IEC61000-1-14可以是優選的。 AC集電電網200適配用于將發電站100和HVDC換流站300互連。集電電網基本上是私有的功率集電系統，并且與公共輸電網的唯一接口是HVDC換流站300。因此，公共電網中有關功率質量的常用約束不會應用在集電電網200的內部。在這個意義上，對于電壓降落和/或總諧波失真等的限制將僅取決于部件的技術限制，并且將不必遵守任何嚴格的規定，諸如IEEE1547，因此導致可能的成本更低的部件和簡單的控制。 由于太陽能的性質，PV發電站100每天必須啟動至少一次，S卩，在日出期間。隨著PV電站100包括眾多的PV逆變器20，這些可以被用于連接到輸電系統之前為集電電網供能。PV逆變器20具有分別基于下垂控制無功和有功功率(V-Q和p-f)的電壓和頻率控制。 對于所有PV逆變器20的協調控制，中央控制器(未示出)位于HVDC換流站的低壓(LV)側處于副控制水平。 還提供了分布式控制器，其將在主控制水平上對PV逆變器20進行本地化控制。提供通信基礎設施來保證控制器之間的信息交換。 當集電電網一直處于供能狀態并且同步時，需要的基本上是中央控制器。其作用在于保證就電壓和頻率而言在集電電網連接到電網之前是絕對同步的。另外，在操作中，如果發生電網中的頻率上升超過預定義水平的情況時，中央控制器應該向本地分布式控制器傳遞頻率信號，使得它們減少其功率輸出以保持頻率處于極限之內。 在一個優選實施例中，PV逆變器20通過按步驟的方式在啟動時對集電電網200供倉泛。 使用PV逆變器單獨控制有功功率和無功功率的能力，以使逆變器共同地執行集電電網的電壓調節，并提供由HVDC換流站消耗的無功功率。在一個優選實施例中，使用下垂控制功能。這意味著無功功率相對于電壓被施加到每一個逆變器。另外，在啟動過程中，逆變器可以被用來為集電電網供能。這可以通過這樣的方式來完成，即，逐個或可替換地，一組接一組，激活逆變器并將其連接到電網。 PV逆變器被適配用作部分或全部的諧波濾波并且不受集電電網中的剩余諧波影響。 PV逆變器能夠提供HVDC站在操作時所需要的無功功率的一部分或者全部。 上述功率系統的操作的例子將在下面進行描述，特別是參考啟動、供能過程，其在優選實施例中是通過按步驟的方式進行的。隨著第一縷晨光，總PV陣列的一個子集的一個PV逆變器20將隨著電壓源逆變器(VSI)控制邏輯開始操作。因此，逆變器將預定義的電壓值、幅度和相位、以及頻率饋入集電電網200。有功和無功功率將取決于負載，其在這種連接中是集電電網的電纜布線和/或任何可控制的負載或能量存儲器，見下文。然后，同一子集的第二 PV逆變器也可以作為VSI開始操作，與第一個共享功率。在第二逆變器能夠連接之前，本地控制器必須確保電壓的幅度和相位盡可能與第一反相器的值接近，從本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率系統，包括：?發電站(100)，所述發電站(100)包括多個發電機(10)，以及?AC集電電網(200)，所述AC集電電網(200)被適配為將所述發電站(100)和HVDC換流站(300)互連，其特征在于：所述AC集電電網(200)被適配為操作外部網絡規定。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·諾加，A·馬里諾普洛斯，K·帕帕斯特吉奧，P·巴卡斯，
申請(專利權)人：ABB研究有限公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH