摘 要：我国沿海地区、岛屿众多，拥有冗长的海岸线，风能密度高，具有丰富的海上风能资源。在过去的几十年内，对风力发电的研究应用主要集中在陆上风力发电，对海上风场的建设缺乏经验，因此对海上风场的设计、应用、研究，具有非常重要的的意义。海上风电场发出的电能传输主要有两种方式，分别为高压交流输电(HVAC)和高压直流输电(VSC-HVDC)。高压交流输电线路具有容抗和感抗，需要进行无功补偿，只能适用于短距离输电。而高压直流输电线路没有容抗和感抗，所以适用于长距离的风能传输，因此选择VSC-HVDC作为海上风电场的传输方式更具有优势。

本课题主要研究大规模海上风力发电系统的运行控制策略研究，分析海上风电场换流站的电压电流特性、海上风电场多端直流网的拓扑结构等问题，对各种拓扑结构的线路容量、线路利用率、系统故障运行等问题进行研究。海上风机的排列主要由风向确定，为了获取最佳风能，风机间距应大于6倍风叶直径，机群内部的连接主要有星形、辐射形、环形方式。为了避免风机噪声对生态环境造成影响，海上风场的位置不能离海岸太近。最后通过使用Matlab软件对VSC-HVDC系统进行仿真建模，分析该系统的组成优势以及在正常和故障状态下的运行情况。希望在今后的研究中能够更进一步。

关键词：海上风力发电；高压直流输电；多端直流网的拓扑结构；仿真建模

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 引言-1

1.2 海上风力发电的发展-1

1.2.1 我国海上风电的发展-1

1.2.2 世界海上风电的发展-3

1.3 研究的目的和意义-5

1.4 本章小结-5

第二章  海上风力发电技术分析-6

2.1 海上风电场的选址-6

2.2 海上风电技术的分析-6

2.2.1 海上风电的优势和挑战-6

2.2.2 海上风电的并网技术-6

2.3 海上风电的基础形式-7

2.4 海上风力发电机的选择-7

2.5 海上风电在线监测系统-8

2.6 本章小结-8

第三章  海上风电场的传输系统-9

3.1 传输系统的方式-9

3.1.1 高压交流输电 (HVAC)-9

3.1.2 传统高压直流输电 (LCC-HVDC)-9

3.1.3 柔性高压直流输电 (VSC-HVDC)-9

3.2 海上风电VSC-HVDC的拓扑结构-10

3.2.1 SISO两端系统-10

3.2.2 多重SISO并联系统-10

3.2.3 MISO系统-10

3.2.4 MIMO系统-11

3.3 换流站的电压电流特性-11

3.4 海上风电场的拓扑方式-12

3.4.1 环形拓扑(GRT)-12

3.4.2 星形拓扑(ST)-12

3.4.3 中心环形拓扑(SGRT)-12

3.4.4 风电场环形拓扑(WFRT)-12

3.4.5 电网环形拓扑(SSRT)-13

3.5 本章小结-13

第四章  直流传输系统的仿真建模-14

4.1 VSC-HVDC系统的工作原理-14

4.2 VSC-HVDC系统的仿真建模-14

4.3 系统稳态运行情况-16

4.4 系统故障分析-17

4.5 本章小结-18

第五章  总结与展望-19

参考文献-20

致  谢-21