本發(fā)明涉及海上風電場電氣工程；

尤其涉及一種可顯著提高海上風力發(fā)電機的安全性、可靠性以及生存能力的備用電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

海上風機一般都配有UPS、超級電容等備用電源，但容量較小，工作時間在1～2個小時內(nèi)，無法長期保證風機處于有電狀態(tài)，也無法保證偏航、除濕、消防等影響風機安全的系統(tǒng)長期運行，隨著海上風電的大規(guī)模開發(fā)，海上風機的安全性越來越受到重視，提供一種有效、持續(xù)、可靠的風機備用電源系統(tǒng)是十分必要的。具體有以下作用：

1、在建設(shè)期間，海上變電站就位或陸上集控中心建成后，送出高壓海纜的敷設(shè)施工或接入電網(wǎng)工程還未完成，在海上變電站或陸上集控中心送電前，部分風機可能已完成吊裝，場內(nèi)集電海纜已敷設(shè)，風機的調(diào)試工作，驗收工作，生產(chǎn)準備工作，補遺消缺工作都需進行，交流電源是必不可少的。在整個風場受電之前，可利用應急備用電源對各個風機進行供電，完成風機正式發(fā)電前的一系列調(diào)式工作，有利于提高效率，加快風場的建設(shè)進度。

2、在運行期間，發(fā)生主送出海纜故障的情況，由于海纜修復時間漫長，最快也需數(shù)周，在這種情況為保證平臺的必需電源，如消防電源、蓄電池充電電源等，需要交流應急備用電源；同時，為保護海上風機，其除濕系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)也需要應急電源的長期供電。

3、在臺風等極端氣候條件下，電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍停電，可通過海上變電站或陸上集控中心的應急備用電源向風機供電，提高在此期間的風機的生存能力。

應急備用電源運用于各個行業(yè)，一般考慮利用風電場升壓變電站內(nèi)站用變壓器作為一臺升壓變壓器，由400V升至35kV，接入海上變電站的35kV母線，再由35kV海纜至各臺風機35kV環(huán)網(wǎng)柜，經(jīng)風機變壓器降壓后作風機自用電電源。但由于35kV海纜系統(tǒng)存在大容量充電功率，同時風機主變壓器空載損耗Po較大，運行時電能損耗也相當大，需配置大功率發(fā)電機，如一個300MW海上風電場，發(fā)電機功率可達上萬kW,投資巨大，運行維護費用高，極不經(jīng)濟，事實上無法成為海上風機的備用電源系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種以小功率發(fā)電機作為電源，能可靠安全輸送至風機400V側(cè)的備用電源系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種海上風場風機備用電源系統(tǒng)，至少包括發(fā)電模塊、升壓設(shè)備、輸電網(wǎng)絡(luò)、降壓設(shè)備及配電開關(guān)設(shè)備，

發(fā)電模塊，采用陸上或海上變電站內(nèi)安裝的功率不大于1000KW的發(fā)電機；

升壓設(shè)備，采用陸上或海上變電站內(nèi)安裝的的升壓變壓器；

輸電網(wǎng)絡(luò)，包括陸上或海上變電站內(nèi)作降壓使用的35kV開關(guān)設(shè)備、35kV海纜網(wǎng)絡(luò)、風機高壓側(cè)環(huán)網(wǎng)設(shè)備；

降壓設(shè)備，采用風機正常運行時的主變壓器；

配電開關(guān)設(shè)備，采用與風機定子回路中壓斷路器并列的中壓開關(guān)設(shè)備，所述中壓開關(guān)設(shè)備在風場正常運行時斷開，備用電源供電模式時閉合。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機設(shè)置于陸上風場集控中心或海上升壓變電站內(nèi)。

優(yōu)選地，所述發(fā)電機為固定安裝的柴油發(fā)電機或移動應急電源發(fā)電車。

優(yōu)選地，所述輸電網(wǎng)絡(luò)為海上風場內(nèi)正常運行時的35kV開關(guān)柜和風機的海纜集電線路網(wǎng)絡(luò)，以及風機35kV環(huán)網(wǎng)柜。

優(yōu)選地，所述輸電網(wǎng)絡(luò)和降壓設(shè)備為已有的35kV設(shè)備和35kV輸電網(wǎng)絡(luò)，備用電源供電模式時降壓使用。

優(yōu)選地，所述升壓設(shè)備為固定安裝的一臺升壓變壓器和一臺35kV開關(guān)柜，額定電壓比為0.4/2.2kV或0.4/4.7kV或其他變比。

優(yōu)選地，所述降壓設(shè)備為風機的主變壓器，額定電壓比為2.2/0.4kV或4.7/0.4kV或其他變比。

由于海纜充電功率和變壓器空載損耗與電壓的平方成正比，海纜輸電網(wǎng)絡(luò)的電壓降低，將大大降低系統(tǒng)充電功率和電能損耗，通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明將柴油發(fā)電機發(fā)出的電能利用已有的海纜網(wǎng)絡(luò)和輸變電設(shè)備輸送至風機400V側(cè)，供風機在停機情況下各系統(tǒng)使用，有效地保證了風機的安全可靠和設(shè)備耐久性，并且整個備用電源系統(tǒng)經(jīng)濟性、實用性好。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明海上風場風機備用電源系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。

元件標號說明：

1 發(fā)電模塊

2 升壓設(shè)備

3 輸電網(wǎng)絡(luò)

4 降壓設(shè)備

5 配電開關(guān)設(shè)備

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

請參閱圖1。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種海上風場風機備用電源系統(tǒng)，至少包括發(fā)電模塊1、升壓設(shè)備2、輸電網(wǎng)絡(luò)3、降壓設(shè)備4及配電開關(guān)設(shè)備5，發(fā)電模塊1及升壓設(shè)備2通過輸電網(wǎng)絡(luò)3，再接降壓設(shè)備4和配電開關(guān)設(shè)備5，接至風機400V系統(tǒng)。

發(fā)電模塊1采用設(shè)置于陸上風場集控中心或海上升壓變電站內(nèi)的固定式柴油發(fā)電機或移動應急電源發(fā)電車。發(fā)電機的功率不大于1000KW，優(yōu)選800KW。

升壓設(shè)備2采用陸上或海上變電站內(nèi)固定安裝的一臺升壓變壓器和一臺35kV開關(guān)柜，額定電壓比為0.4/2.2kV或0.4/4.7kV或其他變比。

輸電網(wǎng)絡(luò)3和降壓設(shè)備4為已有的35kV設(shè)備和35kV輸電網(wǎng)絡(luò)，備用電源供電模式時降 壓使用。輸電網(wǎng)絡(luò)3具體為為海上風場內(nèi)正常運行時的35kV開關(guān)柜和風機的35kV海纜集電線路網(wǎng)絡(luò)，以及風機35kV風機高壓側(cè)環(huán)網(wǎng)設(shè)備。降壓設(shè)備4具體采用風機正常運行時的主變壓器，額定電壓比為2.2/0.4kV或4.7/0.4kV或其他變比。

配電開關(guān)設(shè)備5采用與風機定子回路中壓斷路器并列的中壓開關(guān)設(shè)備，中壓開關(guān)設(shè)備在風場正常運行時斷開，備用電源供電模式時閉合，接至風機400V系統(tǒng)。

風機定子的額定電壓為Un1，為使在應急備用狀下仍通過風機主變壓器供400V用電，則系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓為35/Un1×0.4kV，海上風機一般配一臺主變壓器，其高壓側(cè)為35kV，低壓側(cè)為定子額定電壓，隨著海上風機單機容量的增大，風機出口額定電壓均有所提高，如華銳6MW風機為6.3kV，上海電氣3.6MW為3kV，湘電5MW風機為3.2kV。對6.3kV，海纜輸電網(wǎng)絡(luò)額定電壓為2.2kV，對3kV，海纜輸電網(wǎng)絡(luò)額定電壓為4.7kV。經(jīng)校驗，對于風機的輔助用電負荷功率，在25km范圍內(nèi)采用上述的網(wǎng)絡(luò)電壓，線路壓降小于5％，符合一般配電網(wǎng)電能質(zhì)量要求。

系統(tǒng)運行時，應斷開陸上或海上變電站主變壓器35kV側(cè)各進線主開關(guān)，與電網(wǎng)解列，再合上35kV母線的分段開關(guān)，柴油發(fā)電機通過專用升壓變壓器和專用開關(guān)柜向35kV母線充電，合上各風機回路開關(guān)向35kV海纜充電，海纜在遠小于其額定電壓的數(shù)kV電壓下運行，經(jīng)風機的主變壓器降壓后供風機400V用電。

柴油發(fā)電機，專用開關(guān)柜，各風機回路開關(guān)柜，風機環(huán)網(wǎng)柜及風機專用中壓配電開關(guān)設(shè)備均需配置一套保護，在此系統(tǒng)運行時，風機正常發(fā)電工況的保護均應解除。

綜上所述，本發(fā)明海上風場風機備用電源系統(tǒng)在風場建設(shè)、風機調(diào)試和運行期間，以及在臺風等極端氣候期間，均有重要作用，可提高風機的安全可靠和設(shè)備耐久性，并且整個備用電源系統(tǒng)經(jīng)濟性、實用性好，實施方便。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。