【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_1__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。公司围绕深远海风电柔直送出技术开展研究，包括系统设计、核心装备研发及智能运维等关键环节，旨在实现高效、可靠、安全的深远海风电送出。

主要观点

1. 海上风电发展背景

   • “十四五”末，我国海上风电累计装机容量预计达到1亿千瓦以上，2030年达2亿千瓦以上，2050年不少于10亿千瓦。
   • 全球海上风电装机容量预计在2050年至少达到20亿千瓦。
   • 中国海上风资源70%集中在远海，深远海风电集中开发与送出成为趋势。

2. 柔直送出关键技术

   • 海上风电柔直送出系统包括海上风电场、汇集系统、海上换流平台、高压直流海缆、陆上换流站等部分。
   • 针对大规模深远海风电柔直系统高效送出与安全稳定并网问题，中国电气装备开展了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。

3. 核心装备与智能运维

   • 中国电气装备具备海上风电柔直送出系统的全产业链能力，包括塔筒变压器、交直流GIS、柔直换流阀、直流耗能装置等。
   • 研发了海上风电用紧凑型交流GIS，涵盖72.5kV至550kV产品，具备高可靠性、高通流、轻量化、高防腐性等技术特点。
   • 研制了国内首台套±210/±350/±550千伏直流GIS，通过了多项测试，技术水平国际领先。
   • 开发了柔直换流阀智能运维系统，通过图像识别、声纹识别、虚拟AI监控助手、故障诊断与主动预警等技术实现设备状态监测和运行控制。
   • 海缆生产过程中采用智能质检技术，通过AI实现100%全覆盖检测，大幅提高效率并降低成本。

4. 研究展望

   • 优化绝缘水平、设备参数、采用模块动态冗余策略等，进一步提升海上换流站轻型化紧凑化设计水平。
   • 提升海风柔直送出系统可靠性与稳定性，通过柔直多端组网、源网协同等技术。
   • 开发宽频振荡在线评估技术，基于人工智能和大数据驱动，实现振荡风险在线评估及定位。
   • 深化人工智能、大数据、数字孪生等技术应用，实现关键装备缺陷至故障状态特征提取、故障诊断与主动预警。

关键信息

• 海上风电装机容量目标

  • 2050年我国海上风电累计装机容量不少于10亿千瓦，全球预计达到20亿千瓦。

• 柔直送出方案

  • 交流送出适用于离岸70km以内，直流送出适用于70km及以上距离。

• 110kV交流汇集优势

  • 综合造价降低约25%，相同载流能力下，110kV海缆容量是66kV的1.66倍，节省30%海缆用量。
  • 更高效、更紧凑、更可靠，符合中国国情。

• 宽频振荡自适应抑制技术

  • 提出基于阻抗法的精细化建模方法，适用于准确评估宽频稳定性。
  • 针对次/超同步振荡、中/高频振荡等不同频段，分析其机理并提出相应的抑制策略。

• 海上高功率密度柔直换流阀关键技术

  • 研究子模块容值对动态换流特性的影响，优化电容参数设计。
  • 提出基于桥臂主动环流注入的电容参数优化设计，实现电容波动率降低。
  • 开发低容值下电压波动平抑控制策略，提升换流阀运行稳定性。

• 数字化换流阀与智能运维

  • 换流阀智能运维系统集成图像识别、声纹识别、AI监控助手等技术，实现设备状态可知、人员行为可观。
  • 开发基于预测残差的故障诊断与主动预警方法，提升设备运行安全。

• 海缆生产智能质检

  • 采用机器视觉检测系统，实现关键工艺环节100%质检覆盖，提高效率并降低成本。

• 数字孪生与降阶技术

  • 研发高精度多物理场仿真模型的降阶技术，实现电力设备多物理场仿真秒级或分钟级快速计算，提升运维效率。

总结

中国电气装备集团有限公司在深远海风电柔直送出领域取得了一系列关键技术突破和核心装备研发成果。通过110kV交流汇集、宽频振荡抑制、核心装备紧凑轻型化设计及智能运维等技术，实现海上风电的高效、可靠、安全送出。公司具备全产业链能力，涵盖设计、供货、运维、试验等环节，为我国深远海风电发展提供了坚实的技术支持。未来将继续深化人工智能、大数据、数字孪生等技术应用，提升装备智能化水平，推动深远海风电柔直送出技术向更高水平发展。