国网经济技术研究院2024海上风电并网挑战与解决方案国网经研院的创新实践报告26页_2mb

海上风电并网挑战与解决方案——国网经研院的创新实践总结

核心内容

国网经济技术研究院有限公司（国网经研院）作为国家电网公司电网规划和工程设计技术归口单位，长期致力于特高压交直流输电、大电网安全、新一代智能变电站等前沿技术研究，并承担了海内外50余项直流工程的成套设计。在海上风电并网领域，国网经研院通过技术创新和工程实践，积极应对远海风电发展面临的挑战，推动海上风电并网技术的突破与应用。

主要观点

1. 发展趋势

• 海上风电是新型电力系统建设的重要组成部分，我国海上风电资源丰富，装机并网容量全球第一。
• 近海风电资源开发渐趋饱和，远海风电将成为未来发展的主战场。
• 预计到2030年，我国远海风电并网规模将超过1亿千瓦；2035年将超过3亿千瓦。
• 远海风电并网需提升单回通道传输容量，减少通道数量，从而降低工程造价。

2. 技术挑战

• 当前单回直流送出工程最大容量约为2.5~3GW，未来需建设近百条通道。
• 柔性直流输电是大容量远海风电并网的主流技术手段。
• 传统交流并网适用于近海小容量风场，但不适用于远海大容量风电场。
• 混合直流输电（DR+MMC）：设备成本低，但存在震荡风险高、调节性能差、黑启动复杂等问题。
• 低频交流输电方案：输送距离更远，但用海面积大、环境友好性差、造价昂贵。
• 全直流送出方案：设备数量和种类少，损耗低，但关键设备研发难度大，缺乏高电压等级大容量工程应用。

关键信息

1. 工程实践案例

江苏如东柔直项目

• 工程概况：我国首个远海风电经柔性直流送出工程，2021年12月投产。
• 容量与距离：输送容量1100MW，输电距离108km。
• 技术特点：采用对称单极结构，额定直流电压±400kV，海上换流平台尺寸89×78×44m，重量约2.2万吨。
• 成果：实现连续30个月安全稳定运行，对我国远海风电开发具有重大示范作用。

山东N2海风柔直项目

• 工程概况：位于山东半岛东北部海域，落点在烟台牟平。
• 容量与距离：输送容量900MW，输电距离153km。
• 计划投运时间：2026年。

浙江苍南海风柔直项目

• 工程概况：位于浙江省苍南县外海，计划2027年投运。
• 容量与距离：输送容量2000MW，输电距离115km。
• 目标：有望建成世界上第一个±500kV、2GW海上风电柔直工程，为后续工程提供样本。

2. 技术方案：基于SVG的大规模远海风电送出技术（SLCC）

技术背景

• 模块化多电平柔直换流器由SVG发展而来，具备良好的构网能力。
• SVG可接入交流电网，适用于多种接入系统条件。

技术原理

• SLCC（多源换相换流器）：结合SVG和传统LCC技术，保留LCC的成熟性和经济性，同时具备SVG的构网特性。
• 控制策略：陆上站定直流电压或定关断角控制，海上站定直流电流控制，联合风机实现最大功率跟踪。

技术优势

• 适应新能源波动性：SVG可快速调节无功出力，实现动态无功平衡，降低送端交流过电压水平。
• 减少海上平台尺寸与重量：接地拓扑方案优化，绝缘水平降低，晶闸管阀结构简单，重量更轻。
• 提升运行可靠性：SVG与晶闸管换流器均为成熟设计产品，运行可靠性高。

方案设计示例

• 容量：2000MW，额定直流电压±500kV，额定电流2kA。
• 海上换流平台：上部组块尺寸96×62×39.5m，总重1.8万t。
• 对比传统方案：海上平台尺寸减小21%，重量降低33%，工程总体投资降低约12%。

3. 技术成熟度

• SVG技术：已在闽粤工程、四川SVG工程中应用，设计技术成熟。
• LCC技术：非常成熟，换流变压器谐波应力减小，安全性提高。

展望

• 随着海上风电并网规模的扩大，需要进一步研发更安全、高效、经济的高压大容量直流外送技术方案。
• 推广SLCC技术，以适应未来大规模海上风电并网需求。
• 加强行业合作，在新技术设计与关键设备研发方面推动技术落地。
• 关注远海风电电力流向预测，为电网规划和调度提供支持。

总结

国网经研院在海上风电并网领域持续开展技术创新与工程实践，致力于解决远海风电发展中的技术挑战。通过SLCC等新技术方案，有效提升海上风电并网的经济性与可靠性，为我国实现“碳达峰、碳中和”目标提供坚实支撑。未来，随着远海风电并网规模的扩大，国网经研院将继续推动相关技术的成熟与应用，助力新型电力系统建设。