远距离海上风电输电技术-华东勘测设计研究院_21页_1mb

中远距离海上风电输电技术总结

核心内容概述

华东勘测设计研究院有限公司（HDEC）在海上风电输电技术领域具有丰富的经验和创新能力，尤其在中远距离输电技术方面取得了显著成果。公司自上世纪70年代起开展海洋能研究，90年代初涉足风电工程设计，并于2005年正式开展海上风电研究，至今已成为国内海上风电领域的重要技术力量。

主要观点与关键信息

1. 公司背景与技术实力

• 成立于1954年，员工约9000人，业务涵盖水电、新能源、城乡建设、生态环境等领域。
• 设计建成及在建水电站总装机容量达51GW，其中包括世界第二大水电站——白鹤滩水电站（16GW）。
• 设计建成海上风电并网容量17.5GW，占全国并网容量的60%。
• 已建立多个科技创新研发服务平台，包括“浙江省深远海风电技术研究重点实验室”、“浙江省海上风电大数据平台”等。

2. 技术成果与创新点

• 各类风机基础：累计设计建成3900余座。
• 海上升压站与换流站：设计建成56座海上升压站，1座海上换流站。
• 创新技术：
  • 全球第一根无过渡段单桩基础。
  • 亚洲第一座海上升压站。
  • 第一根220kV三芯海缆。
  • 全球第一根大直径嵌岩单桩。
  • 全球第一个复合筒型基础及机组一体化运输安装项目。
  • 世界海上油田交流输电电压最高、规模最大的岸电项目。
  • 世界首座±400kV海上/陆上柔直换流平台和首根高压直流海底电缆。

3. 工频交流输电技术

• 电力系统设计：进行潮流计算、无功配置计算、短路电流计算、过电压计算及电能质量评估。
• 无功补偿优化配置：基于PSS/E模型，研究海上风电高压交流输电系统的运行特性，实现无功优化配置。
• 优化方向：通过综合考虑经济性和安全性，实现远距离（最大96.5km）交流输电。
• 海缆载流量评估：采用等效热阻法和多物理场有限元法，评估复杂环境下的海缆允许载流量，优化瓶颈段参数。

4. 柔性直流输电技术

• 执行项目：开展远海风电场柔性直流输变电技术研究，包括换流站、海缆等设计。
• 协调过电压抑制策略：在厘清送端电网与控制系统耦合机理的基础上，提出MMC及风机换流器的协调过电压抑制策略，显著降低故障过电压水平（由2倍额定值降至1.15倍）。
• 故障穿越策略：利用风电机组卸荷装置解决盈余功率问题，提出无需通讯的故障信息传递策略。
• 谐振分析与抑制技术：建立振荡风险评估模型，分析风速、风机数量、控制器参数对系统的影响，并在变流控制环节加入频变增益控制抑制振荡。
• 紧凑布置技术：基于多物理场仿真，实现电气主设备与结构在电磁场、传热场下的协同布置与优化。
• 平台-设备一体化结构分析：实现全工况下多子结构系统的定量优化。

5. 未来中远海输电方案

• 经济比选：综合风电场成本，刻画全生命周期成本随关键参数变化的曲线，确定不同应用场景下的最优输电方案。
• 送端换流站纯二极管输电方案：
  • 优势：可有效降低海上换流站重量。
  • 挑战：
    • 二极管整流器无法反向供电，风场缺乏启动电源。
    • 无法为风场提供电压-频率支撑。
  • 解决方案：
    • 风电场所内配置储能单元。
    • 通过网侧换流器加入V/F控制环节，实现对送端电网的主动支撑。
• 发展方向：
  • 提升海上换流站功率密度。
  • 提高经济性和简易适用性。
  • 针对技术难点开展新型电力系统相关示范工程建设。

结论

HDEC在中远距离海上风电输电技术方面积累了大量实践经验，并在工频交流与柔性直流输电技术上均取得重要突破。未来，公司将继续推进技术优化与创新，探索更高效、更经济的中远海输电方案，为全球海上风电发展提供坚实的技术支持。