中电普瑞：中远距离海上风电送出技术研究与应用_27页_13mb

中远距离海上风电送出技术研究与应用总结

核心内容概述

我国海上风电开发潜力巨大，预计未来将形成41个海上风电集群，总容量达290GW。其中，超过2000GW分布在远海区域，未来增长趋势显著。随着深远海风电开发的推进，远距离海上风电送出成为关键技术难题，需解决线路传输能力、电压变换、故障开断、灵活调控等问题。

主要观点与技术分析

1. 海上风电送出技术发展现状

• 当前主流海上风电送出技术包括高压交流输电（HVAC）、柔性直流输电（VSC-HVDC）和低频输电（LFAC）。
• 近海风电场多采用传统技术，而中远海风电场由于距离远、环境复杂，对送出技术提出更高要求。
• 国内已建成多个中远海风电送出项目，如江苏大丰H8-2#（220kV/300MW，离岸72km）和浙江台州（220kV/330MVA）。

2. 远海风电柔直技术及应用

• 柔性直流输电（VSC-HVDC） 是目前远海风电大容量送出的最成熟技术，具有高可靠性、高抗震性能和便捷检修等优势。
• 海上柔直换流站包括海上换流站、海底电缆、陆缆和陆上换流站。
• 换流阀采用半桥式拓扑结构，并实现轻量化、紧凑化设计，如白江柔直工程应用中，平台重量降低至万吨以下。
• 控制保护系统采用双冗余控制、三重化保护，具备高容错机制，支持多种控制策略（如DC chopper协调控制、无源黑启动顺序控制等）。

3. 中远海低频输电技术及应用

• 柔性低频输电（LFAC） 是一种新型输电技术，通过电力电子变频技术将50Hz工频交流降低为低频交流，兼具直流和工频交流的优点。
• 杭州220kV柔性低频输电工程是世界首个此类工程，成功投运，为亚运会主场馆提供灵活电能支撑。
• 系统采用M3C拓扑结构，具备空气绝缘、水冷、室内自立式等设计特点，支持快速故障检测与响应，实现子模块故障不跳闸。

4. 海风混合换流器技术

• 混合换流器 由二极管整流器和辅助换流器（如小容量MMC）并联构成，兼顾有功功率传输与无功补偿、谐波抑制等功能。
• 相比于MMC换流器，混合换流器的子模块数量减少53%，成本降低40%，体积和重量分别减少45%和33%。
• 控制策略包括多工况运行策略、电压控制策略、岸上电网故障穿越策略等，支持启动、充电、功率倒送、稳态运行等多阶段功能验证。

关键信息

技术对比与优势

技术发展趋势

• 柔直技术：未来国内将推进±500kV/2000MW项目，如阳江青州工程。
• 低频输电：随着技术标准的完善，将推动更低成本的变频器拓扑应用。
• 混合换流器：具有成本与性能优势，未来有望成为中远海风电送出的重要技术路径。

应用拓展与前景

• 应用场景：柔直、低频输电及混合换流器技术均可用于**西部内陆“沙戈荒”**新能源基地的汇集与送出，配合多类型储能技术（如电化学储能、重力储能）提升电网弹性。
• 储能技术：
  • 电化学储能：以锂离子电池为主，具备高能量密度和高充放电效率，适用于短时高功率需求场景。
  • 重力储能：基于物理原理，安全性高，适合电源侧和负荷侧应用，未来有望实现GW级容量。

总结与展望

• 柔直技术 是当前远海风电送出的主流，具备高可靠性与高抗震性能，可为未来工程提供借鉴。
• 低频输电技术 在中远距离场景下具有成本与性能优势，未来有望进一步推广。
• 混合换流器 技术在降低建设成本和提升系统性能方面表现突出，具备工程示范应用潜力。
• 储能技术 作为新型电力系统的重要支撑，将与海上风电送出技术协同推进，提升系统稳定性与灵活性。

未来方向

• 推进柔直、低频输电及混合换流器技术的工程应用；
• 加强储能技术与海上风电送出系统的融合；
• 提高海上平台及换流站的轻量化、紧凑化设计；
• 优化控制保护策略，提升系统运行效率与安全性。