国网智研院_海上风电柔性直流输电系统先进控制技术_39页_14mb

海上风电柔性直流输电系统分析与总结

一、海上风电发展与需求

• 全球海上风电发展迅速，2022年新增装机量达8.8GW，累计装机容量64.3GW，预计2032年全球新增装机量将达380GW。
• 海上风电开发正从近海向远海扩展，离岸距离增加（欧洲从60km向80-200km延伸），单机容量不断提升（中国从300MW增至800MW）。
• 直流输电技术在远海场景更具经济性，欧洲已有部分海上风电通过柔性直流技术接入电网，未来比例将进一步提高。

二、海上风电输电方式比较

• 远海风电更适合采用柔性直流输电技术。
• 交流输电成本较低、技术成熟，适用于近海场景。
• 直流输电适用于远海高压、大容量传输，具有故障隔离和无需无功补偿的优势，但成本较高。

三、海上风电柔性直流工程案例

1. 中国工程案例：

   • 江苏如东海上风电柔性直流工程（1100MW，±400kV）是我国首个海上风电柔性直流送出工程。
   • 广东阳江青洲五、青洲七海上风电场送出工程（2000MW），计划通过±500kV柔性直流输电系统并入电网。

2. 德国工程案例：

   • 德国已建成多个海上风电柔性直流工程（如BorWin1、DolWin1等），容量从400MW提升至1030MW，电压等级+320kV。
   • BorWin6工程是我国团队中标的大型工程，计划2027年投运，容量10630MW，直流电压+320kV，输电距离235公里。

四、构网型主动支撑控制技术

1. 构网型控制优势：

   • 能在电网频率/电压波动时提供快速有功、无功支撑。
   • 具备类同步电机的惯性响应特性，提升电网稳定性。
   • 在弱电网环境下表现优于传统跟网型控制，便于海上风电与柔性直流系统的协调运行。

2. “无电流内环”控制策略：

   • 建立直流电压与电网频率的耦合关系，实现全工况“电压源”特性。
   • 通过“虚拟电压同步环”建立频率和电压响应机制。

五、自适应谐振抑制技术

1. 问题背景：

   • 海上风电与柔性直流系统构成全电力电子系统，控制复杂，易引发宽频段谐振振荡。
   • 传统阻尼控制方案存在固定频率范围限制，难以应对多频段问题。

2. 解决方法：

   • 开发“自适应振荡抑制”技术，可在2个基波周期内完成振荡分量检测。
   • 通过有源阻尼控制器抑制谐振，实现自适应调节。

六、总结与展望

海上风电柔性直流输电技术在远海场景具备良好的发展前景，未来需重点解决以下问题：

• 充分推动海上风电与电网的协同控制，实现“源-网”联合惯性支撑。
• 提升自适应谐振抑制系统的智能化、实时性，以适应高比例新能源系统的宽频振荡风险。

依托中德两国海上风电柔性直流工程经验，继续夯实技术基础，推动我国海上风电高速发展，为新型电力系统建设提供支撑。