風電場的拓撲結構、升壓控制方法、裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種風電場的拓撲結構、升壓控制方法、 裝置及系統。
【背景技術】
[0002] 風能是一種清潔的可再生能源，把風能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，這 就是風力發電。近年來，風電技術越來越受到世界各國的重視，并將保持較高的速度繼續發 展。然而，相對于其他發電設施，風力發電具有一定的特殊性，如負荷隨機波動、輕載運行工 況占多數等。
[0003] 圖1為現有技術風電場的拓撲結構的示例性示意圖，參照圖1，常見的風電場的拓 撲結構是"一機一變"方式，即一臺風力發電機組連接一臺機組升壓變壓器。在風電場中， 風力發電機的輸出電壓為690V。經過機組升壓變壓器將電壓升高到10kV或35kV，然后經 集電饋線將所有風力發電機輸出的電能匯集輸送到升壓站（如主變壓器）進行升壓，達到 110kV或220kV送入電力系統。
[0004] 然而，上述方式具有以下不足之處：首先，在負載率較高的區間，機組升壓變壓器 的效率較高，當負載率下降到一定程度后，機組升壓變壓器的效率會急劇下降；其次，由于 風力發電的輸出波動大、輕載工況多的特點，上述拓撲結構會使機組升壓變壓器經常運行 在低效率狀態，其功率損耗相對較高。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例的目的在于，提供一種風電場的拓撲結構、升壓控制方法、裝置及系 統，以實現使得風力發電機組升壓變壓器長期運行于高效率區間，降低功耗。
[0006] 為實現上述發明目的，本發明的實施例提供了一種風電場的拓撲結構，所述拓撲 結構包括：一一對應設置且選擇性連接的至少一個風力發電機組集群和至少一個機組升壓 變壓器集群，其中，所述風力發電機組集群包括多臺并聯連接的風力發電機組，所述機組升 壓變壓器集群包括多臺并聯連接的機組升壓變壓器。
[0007] 本發明的實施例還提供了一種風電場的升壓控制方法，所述風電場采用如前述實 施例所述的拓撲結構，所述升壓控制方法包括：對每一風力發電機組集群及對應設置的機 組升壓變壓器集群執行如下動作：獲取所述風力發電機組集群的輸出功率負載率；根據所 述輸出功率負載率調整對應設置的機組升壓變壓器集群中運行的機組升壓變壓器的數量。
[0008] 本發明的實施例還提供了一種風電場的升壓控制裝置，所述風電場采用如前述實 施例所述的拓撲結構，所述升壓控制裝置包括：負載率獲取模塊，用于分別獲取所述至少一 個風力發電機組集群的輸出功率負載率；變壓器數量調整模塊，用于分別根據所述輸出功 率負載率調整對應設置的機組升壓變壓器集群中運行的機組升壓變壓器的數量。
[0009] 本發明的實施例還提供了一種風電場的升壓控制系統，所述升壓控制系統包括如 前述實施例所述的拓撲結構以及如前述實施例所述的升壓控制裝置，所述升壓控制裝置與 所述拓撲結構中的機組升壓變壓器集群電氣連接。
[0010] 本發明實施例提供的風電場的拓撲結構、升壓控制方法、裝置及系統，通過將風力 發電機組及機組升壓變壓器分別進行分組，同一集群內的風力發電機組采用并聯的連接方 式，同一集群內的機組升壓變壓器也采用并聯的連接方式，形成集群對集群的拓撲結構。從 而使得風力發電機組升壓變壓器長期運行于高效率區間，降低了功率損耗。并且，同一集群 內的機組升壓變壓器之間互為備用，提高了風電場集電網的可靠性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為現有技術風電場的拓撲結構的示例性示意圖；
[0012] 圖2為本發明實施例一的風電場的拓撲結構的流程示意圖；
[0013] 圖3為本發明實施例二的風電場的升壓控制方法的流程示意圖；
[0014] 圖4為本發明實施例三的風電場的升壓控制裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發明實施例風電場的拓撲結構、升壓控制方法、裝置及系統進 行詳細描述。
[0016] 實施例一
[0017] 圖2為本發明實施例一的風電場的拓撲結構的流程示意圖，參照圖2,風電場的拓 撲結構包括一一對應設置且選擇性連接的至少一個風力發電機組集群210和至少一個機 組升壓變壓器集群220,其中，風力發電機組集群210包括多臺并聯連接的風力發電機組， 機組升壓變壓器集群220包括多臺并聯連接的機組升壓變壓器。
[0018] 在具體的實現方式中，以風力發電機組集群為例，每個風力發電機組集群內風力 發電機組的臺數可以為任意數，各個風力發電機組集群之間可以使用相同臺數的風力發電 機組，也可以使用不同臺數的風力發電機組。通常，風力發電機組的臺數為大于等于2的自 然數，以2-4臺為宜。同理，機組升壓變壓器集群內機組升壓變壓器的臺數也可以為任意 數，各個機組升壓變壓器集群之間可以使用相同或者不同臺數的機組升壓變壓器。
[0019] 在本實施例中，風電場的拓撲結構采用的是"集群對集群"方式，在風力發電機組 集群和機組升壓變壓器集群之間，風力發電機組與機組升壓變壓器的臺數可以相同，也可 以不同。此外，每個機組升壓變壓器集群中，各臺機組升壓變壓器的容量可以相同，也可以 大小搭配。
[0020] 優選地，風電場的拓撲結構還包括多個第一自動斷路器，第一自動斷路器設置在 機組升壓變壓器與對應設置的風力發電機組集群之間。
[0021] 進一步地，第一自動斷路器的數量與機組升壓變壓器的數量相同，且一一對應設 置。
[0022] 具體地，各機組升壓變壓器集群的輸出端分別與集電饋線相連接。風電場的拓撲 結構還可以包括依次連接的集電饋線、第二自動斷路器、主變壓器和電網母線。具體地，每 個風力發電機組集群輸出的電能匯集進入機組升壓變壓器集群，然后通過集電饋線匯集到 主變壓器，升壓達到110kV或220kV送入電力系統的電網母線。
[0023] 本發明實施例的風電場的拓撲結構，通過將風力發電機組及機組升壓變壓器分別 進行分組，同一集群內的風力發電機組和同一集群內的機組升壓變壓器均采用并聯的連接 方式，形成集群對集群的拓撲結構。從而使得風力發電機組升壓變壓器長期運行于高效率 區間，降低了功率損耗。并且，同一集群內的機組升壓變壓器之間互為備用，當一臺機組升 壓變壓器損壞，同組內的其他機組升壓變壓器可保證對應的風力發電機組集群在一定功率 以下運行，進而提高了風電場集電網的可靠性。
[0024] 實施例二
[0025] 圖3為本發明實施例二的風電場的升壓控制方法的流程示意圖，如圖3所示，風電 場采用如實施例一所述的拓撲結構，風電場的升壓控制方法包括對每一風力發電機組集群 及對應設置的機組升壓變壓器集群執行如下動作：
[0026] 步驟310 :獲取風力發電機組集群的輸出功率負載率。
[0027] 具體地，獲取風力發電機組集群中各風力發電機組的實際輸出功率及額定輸出功 率，分別根據實際輸出功率和額定輸出功率確定風力發電機組集群的輸出功率負載率。
[0028] 根據本發明的優選實施例，前述根據實際輸出功率和額定輸出功率確定風力發電 機組集群的輸出功率負載率的處理可包括：計算每一風力發電機組集群中各風力發電機組 的實際輸出功率的和值和各風力發電機組的額定輸出功率的和值，將實際輸出功率的和值 與額定輸出功率的和值的比值作為風力發電機組集群的輸出功率負載率。
[0029] 具體可利用下式（1)計算風力發電機組集群的輸出功率負載率：
[0030]
[0031] 其中，R為風力發電機組集群的輸出功率負載率，P$Sl為第i臺風力發電機組的 實際輸出功率，i為第i臺風力發電機組的額定輸出功率，i為風力發電機組集群 中風力發電機組的臺數，1 <i<n，i為正整數。
[0032] 步驟320 :根據輸出功率負載率調整對應設置的機組升壓變壓器集群中運行的機 組升壓變壓器的數量。
[0033] 根據本發明示例性實施例，步驟320包括：根據輸出功率負載率及預設閾值，調整 對應設置的機組升壓變壓器集群中運行的機組升壓變壓器的數量。