HVDC Transmission Scheme of Grid-following Medium-frequency Distant Offshore Wind Farm for Offshore Platform Miniaturization

Zheren ZHANG; Yingjie TANG; Chunxiang FU

doi:10.7500/AEPS20210419001

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HVDC Transmission Scheme of Grid-following Medium-frequency Distant Offshore Wind Farm for Offshore Platform Miniaturization

Research and Application of Key Technologies for Large-scale Offshore Wind Power System | 更新时间：2025-06-16

- HVDC Transmission Scheme of Grid-following Medium-frequency Distant Offshore Wind Farm for Offshore Platform Miniaturization
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 21, Pages: 139-148(2021)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江省杭州市 310014
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2021QNA4014)
- DOI：10.7500/AEPS20210419001
  CLC：
- Received：19 April 2021，
  
  Revised：2021-08-26，
  
  Published Online：22 September 2021，
  
  Published：10 November 2021
- 稿件说明：
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张哲任,唐英杰,傅春翔.面向海上平台轻型化的跟网型中频远海风电场直流送出方案[J].电力系统自动化,2021,45(21):139-148.

ZHANG Zheren,TANG Yingjie,FU Chunxiang.HVDC Transmission Scheme of Grid-following Medium-frequency Distant Offshore Wind Farm for Offshore Platform Miniaturization[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):139-148.
张哲任,唐英杰,傅春翔.面向海上平台轻型化的跟网型中频远海风电场直流送出方案[J].电力系统自动化,2021,45(21):139-148. DOI： 10.7500/AEPS20210419001.

ZHANG Zheren,TANG Yingjie,FU Chunxiang.HVDC Transmission Scheme of Grid-following Medium-frequency Distant Offshore Wind Farm for Offshore Platform Miniaturization[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):139-148. DOI： 10.7500/AEPS20210419001.

摘要

海上风电具有广阔的发展前景，而可靠、高效的大规模远海风电并网系统是开发海上风电的关键技术。针对远海风电直流送出系统的海上平台轻型化问题，提出一种跟网型中频远海风电场直流送出方案。该方案采用跟网型风电机组，直流系统的整流侧和逆变侧都采用模块化多电平换流器（MMC）。首先，从拓扑结构和控制系统2个方面对该跟网型中频方案进行了描述；接着，就海上风电场交流系统运行频率对风电场及其直流送出系统的影响进行了分析，包括对变压器、交流电缆和MMC等的影响。基于±320 kV/1 000 MW海上风电直流送出系统，分析了100 Hz跟网型中频方案的技术经济性，包括关键电气设备的主回路参数、海上交流电缆造价、海上平台造价、风机造价、交流电缆损耗和整流站阀损耗、交流电缆输电能力。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了跟网型中频方案的电磁暂态仿真模型，验证了该方案的有效性。

Abstract

Offshore wind power has promising development potential

and reliable and efficient large-scale distant offshore wind power grid integration system is the key technology to develop the offshore wind power. Aiming at the miniaturization problem of offshore platform for distant offshore wind power HVDC transmission system

an HVDC transmission scheme for the grid-following medium-frequency distant offshore wind farm is proposed. This scheme utilizes the grid-following wind turbines

where the modular multilevel converters (MMCs) are installed on both the rectifier side and the inverter side of HVDC system. Firstly

the grid-following medium-frequency scheme is described from two aspects of topology and control system. Then

the influence of the offshore AC system operation frequency on the offshore wind farm and its HVDC transmission system is analyzed

including influence on the transformer

the AC cable and the MMC. Based on a ±320 kV/1 000 MW offshore wind power HVDC transmission system

the technical and economic efficiency of the proposed 100 Hz grid-following medium-frequency scheme is analyzed

including the main circuit parameters of key electrical equipment

the cost of AC cable

the cost of offshore platform

the cost of wind turbines

the AC cable loss and rectifier station valve loss

and the transmission capability of AC cables. Finally

an electromagnetic transient simulation model of the grid-following medium-frequency scheme is built in PSCAD/EMTDC to verify the effectiveness of the scheme.

关键词

Keywords

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