海上风电直流汇集升压系统多种拓扑结构综述

doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2025.05.007

湖南电力 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (5): 47-54.doi: 10.3969/j.issn.1008-0198.2025.05.007

海上风电直流汇集升压系统多种拓扑结构综述

高悦, 陈衡, 王心玉, 潘佩媛, 刘文毅

华北电力大学, 北京 102206

收稿日期:2025-07-14 修回日期:2025-08-12 发布日期:2025-11-11
通信作者: 陈衡(1989),男,副教授,研究方向为电力系统集成、优化及评价、“双碳”技术路线、多类型源储协同、电网提质增效。
作者简介:高悦(2000),男,硕士研究生,研究方向为海上风电、柔性直流输电;王心玉(2001),女,硕士研究生,研究方向为电力系统优化、碳交易市场;潘佩媛(1991),女,副教授,研究方向为烟气低温受热面积灰腐蚀耦合机理、高温受热面热腐蚀机理、多相烟气组分反应动力学机制;刘文毅(1971),男,教授,研究方向为压缩空气蓄能、强化传热、电力节能。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目（52276006）

Review of Multiple Topologies for DC Aggregation and Boosting Systems in Offshore Wind Power

GAO Yue, CHEN Heng, WANG Xinyu, PAN Peiyuan, LIU Wenyi

North China Electric Power University, Beijing 102206, China

Received:2025-07-14 Revised:2025-08-12 Published:2025-11-11

摘要/Abstract

摘要： 为提高海上风电的经济性,更充分地利用海上风电资源,提出与海上风电直流输电相关的海上风电高压直流输电及直流汇集技术。结合不同连接方式与不同的系统升压次数,从中优选出契合当下海上风电发展趋势的海上风电直流汇集升压拓扑结构,分析典型海上风电出力场景下直流汇集系统中各拓扑结构的特性,并结合典型案例研究各拓扑结构的建设成本、能量损耗与可靠性,进而得出最适用于大型海上风力发电场的直流汇集方案构型,以提升海上风电直流汇集系统的综合效益。

关键词: 海上风电, 直流汇集升压系统, 拓扑结构, 经济性, 能量损耗, 可靠性

Abstract: To enhance the economy of offshore wind power and make fuller use of offshore wind power resources, high-voltage direct current transmission and DC aggregation technologies related to offshore wind power DC transmission is proposed. Combining different connection methods and different system boosting times, the topology of offshore wind power DC aggregation and boosting is selected to meet the current development trend of offshore wind power, and the characteristics of each topology in the DC aggregation system under typical offshore wind power scenarios are analyzed. The construction cost, energy loss and reliability of each topology are studied in conjunction with typical case studies. Finally, the most suitable DC aggregation scheme configuration for large-scale offshore wind farms is then derived to improve the comprehensive benefits of the offshore wind power DC aggregation system.

Key words: offshore wind power, DC aggregation and boosting system, topology, economy, energy loss, reliability

中图分类号:

TM614

高悦, 陈衡, 王心玉, 潘佩媛, 刘文毅. 海上风电直流汇集升压系统多种拓扑结构综述[J]. 湖南电力, 2025, 45(5): 47-54.

GAO Yue, CHEN Heng, WANG Xinyu, PAN Peiyuan, LIU Wenyi. Review of Multiple Topologies for DC Aggregation and Boosting Systems in Offshore Wind Power[J]. Hunan Electric Power, 2025, 45(5): 47-54.

参考文献

[1] 蔡旭,杨仁炘,周剑桥,等. 海上风电直流送出与并网技术综述[J]. 电力系统自动化,2021,45(21):2-22.
[2] 吴倩,薄鑫,吴杨勇,等. 远海岸海上风电输电方式技术经济分析[J]. 电工电气,2024(1):1-9,15.
[3] 邱志,吴迪,赵亚州,等. 一种关于MMC谐波抑制的新型无源控制方法[J]. 广东电力,2024,37(10):103-111.
[4] LI G,XING Y,LI X X,et al.Research on equivalent modeling of VSC-HVDC grid-connected system for large-scale offshore wind power energy[C]// 2022 37th Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation(YAC). Beijing,China. IEEE,2022:1480-1484.
[5] 王秀丽,赵勃扬,黄明煌,等. 大规模深远海风电送出方式比较及集成设计关键技术研究[J]. 全球能源互联网,2019,2(2):138-145.
[6] 刘生. 海上风电多风场集中送出方式优选方法[J]. 南方能源建设,2025,12(1):100-108.
[7] 何建东,邱情芳,冯成. 大规模海上风电集成送出关键技术与发展趋势综述[J]. 风能,2022(12):82-87.
[8] 王诗超,刘嘉畅,刘展志,等. 海上风电产业现状及未来发展分析[J]. 南方能源建设,2023,10(4):103-112.
[9] ZHANG Z H,XIANG W,WEN J Y.Impedance modeling and stability analysis of DR-MMC based hybrid HVDC for offshore wind farm integration[J]. IEEE Transactions on Power Delivery,2023,38(6):4397-4409.
[10] 刘君怡,樊艳芳,白雪岩,等. 基于FTA-NSMC法的风电场直流汇集系统可靠性评估[J]. 智慧电力,2025,53(1):82-89.
[11] YANG B,LIU B Q,ZHOU H Y,et al.A critical survey of technologies of large offshore wind farm integration:summary,advances,and perspectives[J]. Protection and Control of Modern Power Systems,2022,7(1):1-3.
[12] 肖寒冰,马建军,朱淼,等. 面向海上风电直流升压汇集的非对称双向有源桥DC-DC变换器[J]. 中国电机工程学报,2025,45(7):2719-2732.
[13] FOLLO A,SABORÍO-ROMANO O,TEDESCHI E,et al. Challenges in all-DC offshore wind power plants[J]. Energies,2021,14(19):6057.
[14] 孙瑞娟,Gayan ABEYNAYAKE,穆清,等. 基于通用生成函数的海上风电集电系统可靠性与经济性评估[J]. 电力系统自动化,2022,46(5):159-173.
[15] 杜杰,李子润,李国杰. 海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法[J]. 电力系统保护与控制,2023,51(7):170-177.
[16] 蔡希鹏,邹常跃,彭发喜,等. 超大规模海上风电海陆一体直流输电技术探讨[J]. 电网技术,2024,48(7):2895-2901.
[17] 陶建根,陈怡,黄博远. 海上风电发展现状与趋势分析[J].能源工程,2023,43(4):1-9.
[18] GUAN M Y.A series-connected offshore wind farm based on modular dual-active-bridge(DAB)isolated DC-DC Converter[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion,2019,34(3):1422-1431.
[19] LI P,JOVCIC D,HODGE E,et al.Analysis of bidirectional 15MW current source DC/DC converter for series-connected superconducting-based 1 GW/100 kV offshore wind farm[J]. Electric Power Systems Research,2022,202:107618.
[20] 郭灵瑜,姚钢,周荔丹. 全直流海上风电场高升压比DC/DC变换技术综述[J]. 电力系统保护与控制,2018,46(12):158-169.
[21] LIU Y X,ZHOU Y B,LIU Q H,et al.Comparative analysis of aggregation topologies for all-DC offshore wind farms[C]//2023 10th International Conference on Power and Energy Systems Engineering(CPESE). Nagoya,Japan. IEEE,2023:147-153.
[22] 刘其辉,洪诚程,樊双婕,等. 一种基于二重移相变换的大容量海上直流风机及控制技术[J]. 中国电机工程学报,2023,43(2):507-519.
[23] 刘云波,胡书举,李丰林,等. 海上风电直流汇集DC-DC变换器拓扑与控制策略分析[J]. 电测与仪表,2023,60(12):77-81.
[24] 黄守道,彭婧,吕铭晟,等. 直流汇集式串-并联型风电场机组协调控制[J]. 电力电子技术,2016,50(6):16-19.
[25] 李战龙,王祥君,王海云,等. 基于直流风电机组的风电全直流输电系统综述[J]. 电测与仪表,2022,59(12):14-24.
[26] 李岩,冯俊杰,卢毓欣,等. 大容量远海风电柔性直流送出关键技术与展望[J]. 高电压技术,2022,48(9):3384-3393.
[27] 孙冠群. 海上风电场全直流汇集经济性研究[J].电气技术,2023,24(5):1-5.
[28] 谭振龙,张伶俐,陈希,等. 远海大容量机组海上风电集电系统技术经济研究[J]. 电气应用,2021,40(6):64-71.
[29] 施刚,王志冰,曹远志,等. 适用于高压直流传输的海上直流风电场内网拓扑的比较分析[J]. 电网技术,2014,38(11):3059-3064.

海上风电直流汇集升压系统多种拓扑结构综述

Review of Multiple Topologies for DC Aggregation and Boosting Systems in Offshore Wind Power

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 10

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	高悦, 陈衡, 王政伟, 雷兢. 海上风电高压直流输电汇集升压方式对比分析[J]. 湖南电力, 2025, 45(1): 54-60.
[2]	亓云瑞, 张晔, 李元芳, 高业豪, 黄心月. 考虑未知网络拓扑的主动配电网可靠性评估[J]. 湖南电力, 2024, 44(6): 17-23.
[3]	马兆兴, 陈昊, 唐毅, 沙浩源, 蒋旻奕. 变电站高压电气设备的可靠性研究方法综述[J]. 湖南电力, 2023, 43(2): 53-59.
[4]	聂涛, 邵峰, 杨文正, 何新荣, 王忠熬. 火电机组在线能耗监测模型的分析研究[J]. 湖南电力, 2023, 43(2): 60-65.
[5]	尹超勇, 李刚, 李辉, 徐彪, 刘伟良, 熊尚峰. 基于5G通信方式的变电站远方备自投原理及实现方法[J]. 湖南电力, 2023, 43(1): 58-62.
[6]	王应坤, 刘顺意, 黄晨, 李倩如, 杨江涛. 特高压换流站站用电系统备自投可靠性提升研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(4): 90-94.
[7]	肖豪龙, 臧欣, 梁文武, 欧阳帆, 徐松. 变电站二次电缆绝缘缺陷原因分析与治理措施研究[J]. 湖南电力, 2022, 42(2): 94-97.
[8]	肖志波, 王磊, 袁旭, 司马波勇, 蒋磊. 基于最小二乘法的煤耗预测在火电调峰经济性中的应用[J]. 湖南电力, 2021, 41(1): 6-10.
[9]	李芒芒, 周雪斌, 易晓坚. 660 MW调峰机组运行经济性研究[J]. 湖南电力, 2020, 40(4): 24-26.
[10]	段英, 余斌, 宁春海, 向为, 朱维钧, 黄华林. 基于无线传感器网络的紧急保护通道重构方案研究[J]. 湖南电力, 2020, 40(4): 81-86.