Power Hub for Low-frequency AC Transmission for Large-scale Offshore Wind Power Base

YU Zhou; YUAN Zhiyong; SONG Qiang; ZOU Changyue; LU Yuxin; ZENG Rong

doi:10.7500/AEPS20230911004

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Power Hub for Low-frequency AC Transmission for Large-scale Offshore Wind Power Base

Key Technologies for Offshore Wind Power System | 更新时间：2025-06-16

- Power Hub for Low-frequency AC Transmission for Large-scale Offshore Wind Power Base
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 21, Pages: 16-27(2024)
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.直流输电技术全国重点实验室（中国南方电网科学研究院有限责任公司），广东省广州市 510663
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51977119);China Southern Power Grid Company Limited(ZBKJXM20232463)
- DOI：10.7500/AEPS20230911004
  CLC：
- Received：11 September 2023，
  
  Revised：2024-01-03，
  
  Published Online：11 April 2024，
  
  Published：10 November 2024
- 稿件说明：
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余宙,袁智勇,宋强等.面向大规模海上风电基地低频交流送出的功率集线器[J].电力系统自动化,2024,48(21):16-27.

YU Zhou,YUAN Zhiyong,SONG Qiang,et al.Power Hub for Low-frequency AC Transmission for Large-scale Offshore Wind Power Base[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):16-27.
余宙,袁智勇,宋强等.面向大规模海上风电基地低频交流送出的功率集线器[J].电力系统自动化,2024,48(21):16-27. DOI： 10.7500/AEPS20230911004.

YU Zhou,YUAN Zhiyong,SONG Qiang,et al.Power Hub for Low-frequency AC Transmission for Large-scale Offshore Wind Power Base[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):16-27. DOI： 10.7500/AEPS20230911004.

摘要

为了经济和高效地实现千万千瓦级海上风电基地多个低频交流送出通道的功率汇集，并与陆上直流输送线路进行有机衔接，提出了大规模海上风电功率集线器的概念及其实现方法。各海上低频交流输送通道上岸后分别接入功率集线器的对应接口单元。接口单元的核心是简单的柔性化二极管整流器，在保持低成本、紧凑化的前提下具有灵活可控性，将对应通道的低频交流输入变换为直流后汇集到直流母线，且各接口单元能够实现独立的黑启动和功率控制。所有输入通道的功率在集线器的直流母线汇集后，可以连接后续陆上直流线路输送至负荷中心。文中提出了海上风电功率集线器的拓扑、基本设计方法和控制策略。与现有海上风电低频交流输电方案的比较表明，所提功率集线器方案具有更优的经济性、可靠性以及紧凑化水平。仿真结果验证了所提出的海上风电功率集线器的有效性。

Abstract

To achieve economy and efficiency in the power collection of the 10 GW-level offshore wind power base from multiple low-frequency AC transmission channels and seamless connection with onshore DC transmission lines

this paper proposes a concept of the large-scale offshore wind power hub and its implementation method. Each offshore low-frequency AC transmission channel is connected to the corresponding interface unit of the power hub after reaching the shore. The core of the interface unit is a simple flexible diode rectifier

which converts the low-frequency AC input of the corresponding channel into DC and integrates it into the DC bus. The flexible diode rectifier interface can provide flexibility and controllability

while maintaining low cost and compactness

allowing each input interface unit to achieve independent black start and power control. The power from all input channels is collected on the DC bus of the hub which can be directly connected to subsequent onshore DC lines for transmission to the load center. This paper proposes and analyzes the topology

basic design principles

and control strategies of the offshore wind power hub. Compared with existing offshore low-frequency AC wind power transmission schemes

the proposed power hub scheme has better economy

reliability

and compactness. The effectiveness of the proposed offshore wind power hub is verified by simulation results.

关键词

Keywords

references

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