《柔性直流输电,海上风电送出工程的新方向?》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-11-10
  • 随着全国海上风电进入规模化发展阶段,未来深远海区域将是开发的重点,如何选择更加经济的送出方案成为业内关注的焦点问题。

    相比陆上风电,海上风电的送出工程更为复杂。风机的输出电压需要先通过35kV集电线路汇集至海上升压站,再经海上升压站并通过220kV海底电缆接入陆上集控中心。

    这意味着离岸距离越远的深远海项目,送出工程的成本越高,并且不同的送出方案也会影响项目的收益,所以对于开发业主来说,在成本与收益之间选择合适的送出方案至关重要。

    海上风电的送出主要分为交流和直流两种方式。交流送出系统相对简单,成本较低,但受输电距离、容量以及电压等级的限制,适用于容量较小的近海风电项目;直流送出则不受输电距离的限制,更适合离岸距离较远的大容量深远海项目。

    由于目前国内并网的海上风电项目多位于近海浅水区域,所以交流输电的送出方式最为普遍。有研究表明,对于离岸距离超过70公里、容量大于40万千瓦的海上风电项目,相比交流输电,柔性直流输电更具经济性和可靠性。

    截至目前,国内已经启动了如东和射阳两个海上风电柔性直流输电示范项目的建设。据了解,三峡新能源也在考虑将柔性直流输电应用于汕头海上风电项目。

    尽管国内目前尚未有海上风电柔性直流输电项目正式投运,但由于陆上柔性直流输电项目起步较早,已经积累了丰富的工程经验,也为应用于海上风电项目的集中送出奠定了技术基础。

    早在2013年,南方电网南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程就正式投运,这是世界上第一个多端柔性直流输电示范工程。示范工程落地于此,与南澳的海岛性质和电源结构密切相关。

    受台湾海峡“狭管效应”的影响,南澳风电场全年平均风速在8.5米/秒至10.5米/秒左右,优良的风资源是南澳发展风电得天独厚的条件。

    自1989年第一台风机投产发电,经过数十年发展,南澳岛内风电装机容量已经达到17.17万千瓦,远超岛内用电负荷。风电在为南澳提供清洁电力的同时,却也因为出力的波动性对电力系统的稳定运行产生不利影响。而柔性直流输电的特性在于能够独立控制有功和无功功率,稳定系统的电压,所以示范工程的落地提升了南澳岛风电的消纳水平。

    据汕头供电局变电管理一所柔直巡维中心站副站长曾建兴介绍,南澳多端柔性直流输电示范工程包括塑城、金牛和青澳三个换流站,另外远期规划了塔屿换流站。分布于南澳岛上各处的风电场,通过青澳和金牛换流站接入,再通过塑城换流站输出。该工程有14项不同的运行方式,有效地提高了南澳岛供电的可靠性。

    这项示范工程的作用远不止于此,随着海上风电开发逐渐走向深远海,柔性直流输电为海上风电的送出提供了一种新的选择。

    此外,柔性直流输电还有提高风电电能质量、提升消纳水平的优点,这对于面临补贴退坡的海上风电非常重要。减少弃风,提高风场利用小时数有利于增加项目收益,减轻开发企业补贴退坡后的财务压力。

    虽然柔性直流输电技术相对成熟,但成本仍然是制约其大规模推广的主要因素。以如东海上风电柔直示范项目为例,该项目担负三个、总装机容量110万千瓦的风电场的电力送出,送出项目动态总投资约47亿元,约合4300元/千瓦。

    也有专家认为,随着海上风电的进一步推广,加上市场充分竞争,未来单位千瓦动态投资有希望降到3500元/千瓦以下。

相关报告
  • 《亚洲首个海上风电柔性直流输电工程实现风场全容量并网》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-01-07
    • 2021年12月25日,中国能建中南院设计的亚洲首个海上风电柔性直流输电工程——江苏如东海上风电柔性直流输电工程实现风场全容量并网。如东海上柔直工程是世界上容量最大、电压等级最高、亚洲首个海上风电柔性直流输电工程,也是柔性直流输电技术在我国远海风电送出领域的首次应用。 我国拥有完全自主知识产权,打破了国外对远海风电经柔性直流送出的技术垄断。 如东海上柔直工程由三峡集团和中广核集团共同投资建设,包括一座海上换流站、一回直流海缆与一座陆上换流站。工程主要负责汇聚如东H6、H8、H10三个海上风电场共110万千瓦电能,通过±400千伏直流海底电缆将电能输送至陆上换流站,陆上换流站通过一回500千伏交流线路接入江苏电网。 中南院负责项目海上换流站和陆上换流站电气设计工作。自如东海上柔直工程启动以来,中南院项目组克服了新技术难度大、接口多、任务重等困难以及疫情影响,高标准、高质量完成了初步设计、设备采购及施工安装招标文件编制、施工图和竣工图设计等工作。 如东海上柔直工程成功投产项目建成投产后,年上网电量将达33亿千瓦时,可满足约140万户家庭年用电量。与同等规模燃煤电厂相比,每年可节约标准煤约100万吨、减排二氧化碳约250万吨,显著提升我国清洁能源电力基础设施水平和服务社会经济发展能力。项目建设期间中南院技术创新骈兴错出,成果落地生“金”,助推了海上风电大规模集约开发与并网技术发展,提升了企业核心竞争力,为我国能源低碳转型提供了关键技术支撑。
  • 《世界首个柔性直流电网工程年底投运》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-07-26
    • 炎炎夏日,张北柔性直流电网试验示范工程激战正酣,电力系统的“蜘蛛侠”们正在茫茫山岭里穿梭,多数区段已完成组塔、架线、金具安装等工程,预计年底建成投运。届时,张家口市新能源外送能力将得到显著提升,工程每年可向北京地区输送约225亿千瓦时的清洁能源。 该工程是世界首个柔性直流电网工程,也是世界上电压等级最高、输送容量最大的多段柔性直流输电工程,新建张北、康保、丰宁、北京4座±500千伏柔性直流换流站,线路总长度666公里,总换流容量900万千瓦。 冀北地区是国家规划的9个千万千瓦级风电基地之一,尤其张家口地区近年来新能源发展势头迅猛。截至2018年年底,张家口地区新能源装机容量1213.1万千瓦(不含接入河北南网部分),是当地历史最大负荷的5.1倍。 受新能源固有的随机性、波动性等特征影响,大规模新能源并网是世界性难题,如何把这些绿电输送出去,项目的设计者采用了柔性直流输电的方式。 项目施工单位的变电项目经理陈桂青,是一位从事电力建设三十余年的老师傅。据他介绍,与常规交直流输电技术相比,柔性直流输电克服了交流输电技术和常规直流输电的固有缺陷,有效解决了大规模新能源“并不上”“送不出”的难题,同时,该方式充分利用区域大规模风、光的互补特性与抽水蓄能的灵活调峰特性,打造灵活的能源交互平台,解决了当地绿电“难消纳”难题。 该工程是冬奥会配套主体工程,去年2月28日开工建设,时间紧、任务重。国网冀北电力有限公司工程管理分公司的郭良介绍,张家口坝上地区10月份开始飘雪,次年4月份转暖,冬季大风低温,极端温度可达零下40℃,一年的有效施工期仅7个月。加之全线70%地处丘陵,地势起伏大,部分塔位位于高山大岭之上,海拔高达1500米至2000米,一切工作都要往前赶。“工作人员经常利用现场搭建暖棚、电炉取暖,在严寒天气作业。”郭良说。 工程投运后,可向北京地区输送约225亿千瓦时的清洁能源,相当于节约标煤780万吨,减排二氧化碳2040万吨,为服务国家大气污染防治行动计划、打好蓝天保卫战,实现冬奥场馆100%清洁能源供电提供有力支撑。