【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_3mb

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，承担了多项国内外直流工程的成套设计和关键技术研究。其在海上风电并网领域开展了大量创新实践，针对远海风电发展面临的挑战，提出了多种技术方案，推动海上风电的高效、安全并网。

主要观点

• 海上风电是构建新型电力系统的关键路径：我国海上风电资源丰富，发展条件优越，装机并网容量全球第一。
• 远海风电将成为未来风电发展的主战场：随着近海资源开发趋近饱和，远海风电因其资源丰富、风速优质、开发潜力大，成为重点发展方向。
• 提升单回通道传输容量是关键挑战：当前直流海缆制造水平限制了单回通道的最大容量，约为2.5~3GW，未来需建设近百条通道以满足远海风电发展需求。
• 柔性直流输电是远海风电并网的主流技术：相比交流并网，柔性直流输电具备更高的传输容量和更远的传输距离，适合大规模远海风电送出。
• SLCC技术方案具有显著优势：结合SVG和LCC技术的多源换相换流器（SLCC）在构网能力、平台尺寸、设备重量和运行可靠性等方面表现出色，是未来远海风电送出的重要技术方向。

关键信息

1. 国网经研院简介

• 国家电网公司电网规划和工程设计技术归口单位。
• 承担国家发改委委托的咨询评估任务，负责电网规划、工程设计、项目评审、技术经济评价及标准制定。
• 聚焦特高压交直流输电、大电网安全、新一代智能变电站等前沿技术研究。

2. 直流工程分类与案例

特高压直流工程

• 包括：向家坝-上海、锦屏-苏南、哈密南-郑州等16项工程。

常规高压直流工程

• 包括：三峡-常州、灵宝I期背靠背、青海-西藏等13项工程。

柔性直流工程

• 包括：舟山多端柔性直流工程、厦门柔性直流工程、如东海上风电柔直工程等5项工程。

国际直流工程

• 包括：巴西美丽山II期直流、巴基斯坦默拉直流、土耳其凡城背靠背等3项工程。

在建直流工程

• 包括：陇东-山东、金上-湖北、宁夏-湖南等17项工程。

3. 远海风电发展趋势

• 近海资源开发趋近饱和：面临养殖、渔业捕捞、航线开发等资源争夺问题。
• 远海风电发展潜力巨大：预计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。
• 技术需求：需要提升单回通道传输容量、减少通道数量、降低工程造价。

4. 技术方案对比

5. SLCC技术方案

技术背景

• SLCC由SVG和LCC结合构成，具备良好的构网特性和传统LCC的高传输容量与经济性。

技术原理

• SLCC具备全场景构网控制能力，能适应弱系统联网、孤岛等多种接入条件。
• 有功控制由晶闸管阀换流器实现，采用常规LCC控制策略。

技术优势

• 构网能力：能适应新能源出力波动，实现动态无功平衡，降低送端交流过电压。
• 平台尺寸与重量：相比传统柔直方案，海上平台尺寸减小21%，重量降低33%。
• 运行可靠性：SVG与晶闸管换流器均为成熟产品，运行可靠性高。

技术成熟度

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

技术应用案例

• 江苏如东柔直项目：我国首个远海风电柔直送出工程，容量1100MW，2021年12月投产，连续30个月安全运行。
• 山东N2海风柔直项目：容量900MW，计划2026年建成投运。
• 浙江苍南海风柔直项目：容量2000MW，计划2027年投运，有望成为世界上第一个±500kV、2GW海上风电柔直工程。

6. 技术方案设计示例

• 2000MW远海风电送出场景：
  • 额定直流电压：±500kV
  • 额定电流：2kA
  • 海上换流平台尺寸：96×62×39.5m
  • 海上换流平台重量：1.8万t
  • 相比传统柔直方案，投资降低约12%。

SVG阀参数

改进前后对比

7. 技术应用展望

• 技术推广：SLCC技术方案有望在后续海上风电送出工程中广泛应用。
• 合作需求：行业各单位需加强在新技术设计与关键设备研发领域的合作，推动技术落地。
• 未来方向：随着海上风电规模扩大，需要进一步提升直流输电技术的传输容量与经济性，减少工程造价。

结论

国网经研院在海上风电并网领域展现出强大的技术实力和创新能力，通过SLCC等新技术方案，有效应对远海风电发展中的挑战。未来，随着技术的不断成熟和推广，海上风电将成为我国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要支撑。