一种海上升压换流站和发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及发电设备技术领域，具体涉及一种海上升压换流站和发电系统。

背景技术：

2.海上风电具有不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，海上风电机组单机容量更大(3～5兆瓦)，年利用小时数更高的优势，随着海上风电向深远海和大型化发展，高压直流输电方案越来越重要，换流站需求将逐渐迫切。海上升压换流站可设计成整体式、分体式、模块化式、预制舱式等多种形式。海上升压换流站体积大，它的顶面和侧面处于闲置状态，还有大量的未使用空间，空间利用率较低。

技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的海上升压换流站的空间利用率较低的缺陷，从而提供一种空间利用率较高的海上升压换流站和发电系统。
4.为了解决上述问题，本实用新型第一方面提供了一种海上升压换流站，包括底部支撑机构、上部组块和光伏面板。其中，上部组块，设置在底部支撑机构上。上部组块包括交流进线gis开关柜、变压器、阀厅、桥臂电抗器、直流开关柜、降压变电器和柴油发电机。其中，变压器与交流进线gis开关柜通信连接。阀厅与变压器通信连接。桥臂电抗器与阀厅通信连接。直流开关柜与桥臂电抗器通信连接。降压变电器与变压器通信连接。柴油发电机与变压器通信连接。海上升压换流站还包括光伏面板，光伏面板固定设置在上部组块的顶面和/或侧面上，光伏面板与交流进线gis开关柜通信连接。
5.进一步地，上部组块的顶面、东侧面、南侧面和西侧面上设置有光伏面板。
6.进一步地，上部组块为预制舱式的，包括：
7.主设备预制舱，消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱，交流进线gis开关柜、变压器、阀厅、桥臂电抗器、直流开关柜、降压变电器和柴油发电机均设置在主设备预制舱内，光伏面板固定设置在主设备预制舱，消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱中之一或多个上。
8.进一步地，上部组块的外侧形成有支撑结构，光伏面板固定设置在支撑结构上。
9.进一步地，支撑结构包括：
10.多个立柱；
11.多个承载板，其连接在多个立柱之间，多个立柱和承载板之间形成有立方空间，光伏面板设置在立方空间外并与立柱和/或承载板固定连接。
12.进一步地，底部支撑机构为半潜式基础、单立柱式基础、张力腿式基础或驳船型基础。
13.本实用新型第二方面涉及了一种发电系统，包括海上风电机组和海上升压换流站。其中，海上升压换流站为本实用新型第一方面的海上升压换流站，海上风电机组与海上升压换流站的交流进线gis开关柜通信连接。
14.本实用新型具有以下优点：
15.由上述技术方案可知，本实用新型第一方面的海上升压换流站主要在上部组块的顶面和/或侧面上增设了光伏面板，并使光伏面板与交流进线gis开关柜通信连接，使光伏面板产生的电能通过海上升压换流站先被升压至35kv或66kv，再整流至160kv、200kv、320kv、400kv或更高电压等级，通过高压直流海缆将能量输送至陆上传输至电网，实现清洁能源发电。另外，申请人发现，现有技术中，一般在海上升压换流站附近设置浮式的光伏设备，然而，由于波浪颠簸，浮式的光伏设备容易因摆动严重而损坏，以及光伏设备在使用过程中无法有效保证浮式载体在海面上的稳定性。而海上升压换流站的上部组块的顶面和侧面上光照充足，且处于闲置状态，因此在上部组块的顶面和侧面增设光伏面板，不但能够使海上升压换流站上的空间得到充分地利用，提高能源的利用率，还能够延长光伏面板的使用寿命，有助于降低海上升压换流站的运行成本。此外，该海上升压换流站的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。
16.2、本实用新型第二方面提供了一种发电系统，包括海上风电机组和海上升压换流站。其中，海上升压换流站为本实用新型第一方面的海上升压换流站。海上风电机组与海上升压换流站的交流进线gis开关柜通信连接。海上风电机组通过多条35kv或66kv交流海缆连接至海上升压换流站。光伏面板通过直流或交流方式连接至海上升压换流站。升压换流站能够将光伏面板产生的电能升压至35kv或66kv，再与海上风电机组产生的电能一同换流整流至160kv、200kv、320kv、400kv或更高电压等级。通过高压直流海缆将能量输送至陆上传输至电网，实现清洁能源发电。本实用新型第二方面的发电系统不但能够充分地利用海上升压换流站的空间和位置，具有较高的发电量，还能够利用同一条高压海缆将能量输送至陆上传输至电网。能够节省海域使用面积，减少海缆路由，节省整个工程的造价成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
18.图1示意性地示出了本实用新型实施例1的海上升压换流站；
19.图2为本实用新型实施例2的海上升压换流站的底部支撑机构和支撑结构；
20.图3为本实用新型实施例3的发电系统的一个具体示例的框图；
21.图4示意性地显示了本实用新型实施例3的海上升压换流站；
22.图5示意性地显示了现有技术中的海上升压站和海上换流站的结构框图。
23.附图标记说明：
24.100、海上升压换流站；1、底部支撑机构；2、上部组块；21、交流进线gis开关柜；22、变压器；23、阀厅；24、桥臂电抗器；25、直流开关柜；26、降压变电器；27、柴油发电机；3、光伏面板；4、支撑结构；41、立柱；42、承载板；
25.200、海上风电机组；
26.300、发电系统。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.图1示意性地示出了本实用新型实施例1的海上升压换流站。图2为本实用新型实施例2的海上升压换流站的底部支撑机构和支撑结构。图3为本实用新型实施例3的发电系统的一个具体示例的框图。如图1、图2和图3所示，本实用新型涉及一种海上升压换流站100，包括底部支撑机构1、上部组块2和光伏面板3。其中，上部组块2设置在底部支撑机构1上。上部组块2包括交流进线gis开关柜21、变压器22、阀厅23、桥臂电抗器24、直流开关柜25、降压变电器26和柴油发电机27。变压器22与交流进线gis开关柜21通信连接。阀厅23与变压器22通信连接。桥臂电抗器24与阀厅23通信连接。直流开关柜25与桥臂电抗器24通信连接。降压变电器26与变压器22通信连接。柴油发电机27与变压器22通信连接。其中，通信连接可选为蓝牙、wifi等无线连接，也可选为导线连接或电缆连接等有线连接。
32.海上升压换流站100还包括光伏面板3，光伏面板3固定设置在上部组块2的顶面和/或侧面上，光伏面板3与交流进线gis开关柜21通信连接。优选地，在本实施例中，上部组块2还包括电气二次设备，以及消防、暖通和给排水结构。其中，交流进线gis开关柜21、变压器22、阀厅23、桥臂电抗器24、直流开关柜25、降压变电器26和柴油发电机27均配备电气二次设备。消防，暖通，给排水结构可以整个站统一配置也可以每个设备单独配置。海上升压换流站100将海上升压站和海上换流站的设备集成在一起，并共用一个底部支撑机构1，集成了海上升压站和海上换流站的功能，省去了中间110kv/220kv的升压过程。如图5所示，现有技术中的海上风电机组200一般通过多条35kv的交流海缆连接至海上升压站的35kv的中高压gis开关柜，再经过海上升压站的主变压器升压至110kv，连接至110kv的gis开关柜，再通过110kv的高压海缆连接至海上换流站的110kv的gis开关柜。或者是通过66kv交流海缆连接至海上升压站的66kv的中高压gis开关柜，再经过海上升压站的主变压器升压至220kv并连接至220kv的gis开关柜，最后通过220kv的高压海缆连接至海上换流站的220kv的gis开关柜。
33.在本实施例中，海上风电机组200能够直接通过多条35kv的交流海缆连接至海上升压换流站100的35kv交流进线gis开关柜或者是直接通过多条66kv的交流海缆连接至海上升压换流站100的66kv交流进线gis开关柜。上述设备的配置方式为本领域技术人员所熟知，本领域技术人员能够根据实际情况对交流进线gis开关柜21、变压器22、阀厅23、桥臂电抗器24、直流开关柜25、降压变电器26和柴油发电机27等设备的型号、位置和连接关系进行调整并获得本方案的海上升压换流站100，故在此不再详述。本实施例的海上升压换流站100相比于现有技术中的海上升压站和海上换流站的组合省略了海上升压站的降压变电器、柴油发电机、并联单抗器、电气二次设备、消防、暖通和给排水等设备，大大降低了对海上风电机组200进行升压换流过程中所消耗的成本，结构更加紧凑，功能更加全面高效。
34.由上述技术方案可知，本实施例的海上升压换流站100主要在上部组块2的顶面和/或侧面上增设了光伏面板3，并使光伏面板3与交流进线gis开关柜21通信连接，使光伏面板3产生的电能通过海上升压换流站100先被升压至35kv或66kv，再整流至160kv、200kv、320kv、400kv或更高电压等级，通过高压直流海缆将能量输送至陆上传输至电网，实现清洁能源发电。另外，申请人发现，现有技术中，一般在海上升压换流站100附近设置浮式的光伏设备，然而，由于波浪颠簸，浮式的光伏设备容易因摆动严重而损坏，以及光伏设备在使用过程中无法有效保证浮式载体在海面上的稳定性。而海上升压换流站100的上部组块2的顶面和侧面上光照充足，且处于闲置状态，因此在上部组块2的顶面和侧面增设光伏面板3，不但能够使海上升压换流站100上的空间得到充分地利用，提高能源的利用率，还能够延长光伏面板3的使用寿命，有助于降低海上升压换流站100的运行成本。此外，该海上升压换流站100的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。
35.光伏面板3可选为设置在上部组块2的顶面、东侧面、南侧面、北侧面和西侧面中的任一或多个上。由于上部组块2的北面的光照较少，光伏面板3的利用率低，优选地，在本实施例中，上部组块2的顶面、东侧面、南侧面和西侧面上设置有光伏面板3。能够在充分地利用海上升压换流站100的空间的同时不过度增加海上升压换流站100的生产成本。为了在将顶层光伏面板3牢固地固定住的同时保证顶层光伏面板3不与海上升压换流站100的上部组块2发生干涉，上部组块2的上层设备的进出线方式选择下进下出，设备顶层免维护。
36.上部组块2优选但不限于为整体式的、分体式的或者是预制舱式的。例如在本实施例中，上部组块2为预制舱式的。上部组块2包括主设备预制舱、消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱。其中，交流进线gis开关柜21、变压器22、阀厅23、桥臂电抗器24、直流开关柜25、降压变电器26和柴油发电机27均设置在主设备预制舱内，光伏面板3固定设置在主设备预制舱、消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱中之一或多个上。各个预制舱舱体之间以及与平台之间采用可拆卸的安装方式，如在预制舱舱体周围设置有拼装、叠装接口。
37.其中，主设备预制舱、消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制仓采用相邻拼接或双层叠装进行安装。预制舱在平台上根据上述布置采用相邻拼装或双层叠装的安装方式进行安装，上述整个平台布置紧凑，舱体间预留检修运维和疏散逃生通道，可满足升压站换流站的设置要求。上述仅为对上部组块2的优选设置，并不是唯一设置，操作者可根据实际需求对预制舱以及其位置关系和安装方式等作出调整。
38.当上部组块2选择为预制舱式的时，实施方案中海上升压换流站100的各预制舱舱
体在岸上完成安装调试，整个升压站上部结构采用整体运输、安装方式，故障检修时针对相关舱体采用整体更换方式，更换时仅需要解开预制光电缆—更换整个预制舱体—连接预制光电缆—调试四个简单步骤，大大缩短了海上作业时间。
39.在本实施例中，底部支撑机构1为半潜式基础、单立柱式基础、张力腿式基础或驳船型基础。
40.实施例2
41.实施例2涉及了一种海上升压换流站100，其与实施例1的海上升压换流站100的区别在于，上部组块2的外侧形成有支撑结构4，光伏面板3固定设置在支撑结构4上。海上升压换流站100的上部组块2的各个设备例如主变压器22等根据需要安装在支撑结构4上，形成一个整体，方便对整个海上升压换流站100的上部组块2进行吊装。支撑结构4和各个设备在陆地组装的制造完成及调试完毕后，然后利用起吊设备运输至安装现场进行安装，安装工程量少，施工方便。优选地，相邻的光伏面板3按照设计规格分别固定在支撑结构4上，能够使支撑结构4受力均匀，避免局部受力集中，可以减少升压站平台的总体受力载荷，同时可减少光伏面板3局部受损产生的影响。
42.在本实施例中，支撑结构4包括多个立柱41和多个承载板42。其中，多个承载板42连接在多个立柱41之间。优选的，多个立柱41之间的空间构成一个立方体空间，多层承载板42设置在立柱41形成的立方体空间内，且承载板42与立柱41固定连接。在其他一些实施方式中，承载板42也可根据需要将部分伸出至立柱41形成的立方体空间外部，形成悬挑式结构。光伏面板3设置在立方空间外并与立柱41和/或承载板42固定连接。其中，立柱41优选但不限于为圆钢管，承载板42优选但不限于为钢板。
43.实施例3
44.实施例3涉及了一种发电系统300，如图4所示，发电系统300包括海上风电机组200和海上升压换流站100。其中，海上升压换流站100为实施例1或实施例2的海上升压换流站100。海上风电机组200与海上升压换流站100的交流进线gis开关柜21通信连接。海上风电机组200通过多条35kv或66kv交流海缆连接至海上升压换流站100。光伏面板3通过直流或交流方式连接至海上升压换流站100。升压换流站能够将光伏面板3产生的电能升压至35kv或66kv，再与海上风电机组200产生的电能一同换流整流至160kv、200kv、320kv、400kv或更高电压等级。通过高压直流海缆将能量输送至陆上传输至电网，实现清洁能源发电。
45.实施例3的发电系统300不但能够充分地利用海上升压换流站100的空间和位置，具有较高的发电量，还能够利用同一条高压海缆将能量输送至陆上传输至电网。能够节省海域使用面积，减少海缆路由，节省整个工程的造价成本。
46.根据上述描述，本实施例1和实施例2的海上升压换流站100，以及实施例3的发电系统300具有以下优点：
47.(1)充分利用升压换流站的空间和位置
48.(2)充分利用了风能和太阳能，提高了风电场的发电量
49.(3)将风能和太阳能整合，利用同一输送能量通道，节省海域使用面积，减少海缆路由，节省整个工程的造价成本。
50.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种海上升压换流站，其特征在于，包括：底部支撑机构(1)；上部组块(2)，其设置在所述底部支撑机构(1)上，所述上部组块(2)包括：交流进线gis开关柜(21)；变压器(22)，其与所述交流进线gis开关柜(21)通信连接；阀厅(23)，其与所述变压器(22)通信连接；桥臂电抗器(24)，其与所述阀厅(23)通信连接；直流开关柜(25)，其与所述桥臂电抗器(24)通信连接；降压变电器(26)，其与所述变压器(22)通信连接；柴油发电机(27)，其与所述变压器(22)通信连接；所述海上升压换流站(100)还包括光伏面板(3)，所述光伏面板(3)固定设置在所述上部组块(2)的顶面和/或侧面上，所述光伏面板(3)与所述交流进线gis开关柜(21)通信连接。2.根据权利要求1所述的海上升压换流站，其特征在于，所述上部组块(2)的顶面、东侧面、南侧面和西侧面上设置有光伏面板(3)。3.根据权利要求1或2所述的海上升压换流站，其特征在于，所述上部组块(2)为预制舱式的，包括：主设备预制舱、消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱，所述交流进线gis开关柜(21)、变压器(22)、阀厅(23)、桥臂电抗器(24)、直流开关柜(25)、降压变电器(26)和柴油发电机(27)均设置在所述主设备预制舱内，所述光伏面板(3)固定设置在所述主设备预制舱，消防预制舱、暖通预制舱、给排水预制舱和救生预制舱中之一或多个上。4.根据权利要求1或2所述的海上升压换流站，其特征在于，所述上部组块(2)的外侧形成有支撑结构(4)，所述光伏面板(3)固定设置在所述支撑结构(4)上。5.根据权利要求4所述的海上升压换流站，其特征在于，所述支撑结构(4)包括：多个立柱(41)；多个承载板(42)，其连接在多个所述立柱(41)之间，多个所述立柱(41)和承载板(42)之间形成有立方空间，所述光伏面板(3)设置在所述立方空间外并与所述立柱(41)和/或承载板(42)固定连接。6.根据权利要求1或2所述的海上升压换流站，其特征在于，所述底部支撑机构(1)为半潜式基础、单立柱式基础、张力腿式基础或驳船型基础。7.一种发电系统，其特征在于，包括：海上风电机组(200)；海上升压换流站(100)，所述海上升压换流站(100)为权利要求1-6中任一项所述的海上升压换流站(100)，所述海上风电机组(200)与所述海上升压换流站(100)的交流进线gis开关柜(21)通信连接。

技术总结

本实用新型涉及了一种海上升压换流站和发电系统，其中，海上升压换流站包括底部支撑机构；上部组块，设置在底部支撑机构上。上部组块包括交流进线GIS开关柜；变压器与交流进线GIS开关柜通信连接。阀厅与变压器通信连接。桥臂电抗器与阀厅通信连接。直流开关柜与桥臂电抗器通信连接。降压变电器与变压器通信连接。柴油发电机与变压器通信连接。海上升压换流站还包括光伏面板，光伏面板固定设置在上部组块的顶面和/或侧面上，光伏面板与交流进线GIS开关柜通信连接。在上部组块的顶面和侧面增设光伏面板，不但能够使海上升压换流站上的空间得到充分地利用，提高能源的利用率，还能够延长光伏面板的使用寿命，有助于降低海上升压换流站的运行成本。站的运行成本。站的运行成本。