2024-06-07-中国电气装备-2024深远海风电柔直高效送出关键技术与核心装备研究报告_85页_11mb

深远海风电柔直高效送出关键技术与核心装备总结

核心内容

中国电气装备集团有限公司是唯一一家千亿级电力装备央企，致力于成为世界一流智慧电气装备集团。公司专注于海上风电柔直送出技术的研发与应用，涵盖核心技术、核心装备和智能运维等多个方面。

主要观点

• 海上风电发展背景：海上风电是未来能源发展的重要方向。预计到2050年，我国海上风电累计装机容量将不少于10亿千瓦，全球将达到20亿千瓦。我国海上风资源70%集中在远海，深远海风电集中开发与送出成为趋势。
• 柔直送出关键技术：中国电气装备在海上风电柔直送出系统中，针对大规模、远距离场景，开展了110kV汇集、宽频振荡抑制、核心装备紧凑轻型化设计及智能运维等关键技术研究。
• 核心装备与智能运维：公司具备海上风电核心装备的全产业链能力，包括换流阀、直流耗能装置、GIS、海缆等。同时，通过数字化手段提升运维效率，如智能感知、数字孪生等。
• 研究展望：未来将进一步优化绝缘水平和设备参数，提升系统可靠性与稳定性。同时，深化人工智能、大数据等技术在装备运维中的应用，实现全面感知与智能诊断。

关键信息

海上风电柔直送出系统

• 适用场景：适用于离岸距离70km及以上的深远海风电场，传输容量可达1000MW到2000MW。
• 系统组成：包括海上风电场、汇集系统、海上换流平台、高压直流海缆、陆上换流站等部分。
• 关键技术：
  • 110kV交流汇集：相比66kV方案，综合造价降低约25%，传输容量更高，网络结构更简单。
  • 宽频振荡自适应抑制：通过状态空间特征值、时域仿真、阻抗建模等方法分析振荡现象，提出基于阻抗法的宽频振荡抑制技术。
  • MMC动态建模：针对MMC换流器多谐波特征，提出基于谐波状态空间(HSS)的动态建模方法。
  • 中/高频振荡机理：分析MMC感性负电阻特性与风电场容性特性相互作用，提出相应的抑制策略。

核心装备

• 紧凑型交流GIS：涵盖72.5kV、126kV、252kV、363kV、550kV等多种电压等级，具备高可靠性、高通流、紧凑轻型、高防腐性等技术特点。
• 直流GIS：国内首台套±210/±350/±550千伏直流GIS通过国家级鉴定，技术水平国际领先。
• 换流阀：具备±800kV/5000MW及以下全系列柔直换流阀产品的设计、生产、试验能力，已成功应用于多个海上风电项目。
• 海缆：掌握220kV海缆软接头结构设计方法及关键制备工艺，新建海缆生产基地，实现智能质检。

智能运维

• 智慧GIS：集成状态监测、智能控制和互感器等系统，实现设备运行状态的全面感知与智能诊断。
• 数字化换流阀：利用人工智能、大数据、数字孪生等技术，构建故障诊断与主动预警系统，提升运维效率和安全性。
• 海缆智能质检：采用机器视觉检测系统，实现关键工艺环节100%质检，提升效率并降低运营成本。

研究展望

• 提升设计水平：通过优化绝缘水平、设备参数和采用模块动态冗余策略，进一步提升海上换流站轻型化紧凑化设计水平。
• 增强系统可靠性：利用柔直多端组网、源网协同等技术提升系统可靠性与稳定性。
• 发展智能运维技术：深化人工智能、大数据等技术在装备运维中的应用，实现全面感知、认知和智能诊断。

项目与应用

• 国内外深远海风电柔直送出工程：包括如东工程、阳江青洲五七工程、汕头中彭二、福建长乐外海、汕头国管海域等，部分已投运，部分在建或规划中。
• 关键装备应用：如东工程、阳江青洲五七工程等项目中，使用了公司研发的换流阀、直流耗能装置、GIS等核心装备。
• 智能运维应用：在舟山海域应用了水下机器人(ROV)进行海缆巡检与故障定位；在换流阀中应用图像识别、声纹识别、虚拟AI助手等技术，实现智能感知与故障诊断。

技术成果与优势

• 技术成果：
  • 研制了海上风电用系列化紧凑型GIS。
  • 研制了国内首台套±210/±350/±550千伏直流GIS。
  • 开发了智能运检装备、集中监控系统、智慧GIS等。
• 技术优势：
  • 具备全产业链的设计、供货、运维、试验等能力。
  • 拥有多个国家级创新平台和质量检测中心。
  • 研究成果在多个国际领先项目中得到应用，如德国、荷兰的±525kV/2000MW工程。

未来发展方向

• 技术研究：继续深化深远海风电柔直送出关键技术研究，提升系统可靠性与稳定性。
• 智能运维：推动人工智能、大数据、数字孪生等技术在核心装备运维中的应用，实现设备状态全面感知、智能诊断与主动预警。
• 市场拓展：利用数字化技术，提升产品智能化水平，增强市场竞争力。