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国电南瑞杨岳峰:柔性直流技术助力海上风电健康发展
2020-09-21 来源:北极星
 2020年9月17日,由江苏可再生能源行业协会联合中国长江经济带可再生能源装备制造产业联盟、江苏省新型电力(新能源)装备集群共同主办“第十三届中国(江苏)国际风电产业发展高峰论坛”在江苏南京盛大召开。
 
各位领导、各位嘉宾、下午好,我是来自国电南瑞杨岳峰,首先发点时间解释一下公司,国电南瑞是国家电网公司下属第一家上市公司,是能源电力行业领军企业。普瑞掌握直流输电,业务涵盖交流以及直流电等集成。
 
本次汇报分四个方面进行,首先海上风电发展状况。这个是一些海上风电数据,这里不赘述。就国内市场来说,目前海上风电发展潜力巨大,从潜在容量和产业链基础,以及技术水平也具备大规模能力,国家也相近出台相关的政策,支持海上风电的发展。海上风电是两个组成,一个容量和离海岸分为直流和交流两种方案,两者离岸距离50到70公里为界限。
 
虽然目前海上风电主要以近海交流输电为主,长远看工程建设比较多,逐步区域饱和趋势,从国际和国内两个来看,深远海大规模开发趋势势在必行,因此电网基础不论技术灵活性还是全生命周期投入,中远海最佳的选择。
 
第二,柔性直流输电技术。这个是与传统的相比柔性直流输电技术采用调节,并且可以自发性情况,而且在同等电压没有装置,比较适合海上平台。同时,电压及其稳定,柔性直流输电包括多项核心技术,可以归纳四个方面,一个系统研究与设计;第二个模块化多电平换流器;第三个仿真实验建设,第四个控制保护系统。
 
首先,系统研究与设计方面,主要是为了规范系统性能,由于每个工程目前定制化设置,还没有形成统一的标准,所以考虑因素比较多。其次是换流器设备,这个是模块化结构,这种方式易于实现工程建设和拓展,但是由于串联上千个模块控制难度比较高,所以说需要较高的。接着是控制保护系统,这个是可以把柔性直流输电大脑和中枢控制和完成,控制保护系统涉及面广,相对于直流输电基本上可以达到毫秒。
 
最后,设备的综合仿真实验能力,这个直流仿真与实验室情况,可以实现电网实时仿真和模拟,比直流仿真可以实现系统设计,以及控制保护装置一个验证。大功率电力电子实验室可以进行实验,目前这两项技术同时实现国内,形成国内首家实现的高新技术企业。
 
目前有两个系列产品一个M3000和M2000,这个是目前国内典型柔性直流输电工程,从2011年到2020年张北直流电网,十几年国内柔直工程已经成功实现技术上的引领。
 
这部分介绍海风柔性直流并网系统,主要包括几个部分,涉及到技术优化以及设备主要包括两方面、四项内容,包括技术层面和装备层面,技术层面包括社会设计和运营管理,装备包括核心设备和海上平台的一个优化研究。在系统设计方面需要考虑因素比较多,一个具有个定的黑启动功能,应用的比较少,海风并网要考虑流程;第二个无功支撑功能;第三是谐振抑制功能;第四个绝缘配合设计。
 
在运维管理方面,由于海上设备远离不方便,所以以年为单位,包括智能机器人、大数据来满足远程化、智能化的要求。装备领域海上平台是重中之重,因为海上平台是投资比例占比较大的一部分,海上平流与海上平台组装、运输海上平台更为复杂。海上平台重要性海上平台耦合设计非常重要,其中由于换流器为中心平台统筹布局成为该领域重要布局,配合设计才能保证平台最优化,设计速度得到最大的提升。
 
此外包括平台集成技术和升压站、换流站,因为功能上有一定的重复,66千伏已经在欧洲得到广泛应用,所以说该技术将逐渐成为新建风电的标配。装备领域另外一个方面就是柔直换流花,通过优化结构的设计来减少模块体积,另外通过优化控制策略来降低电容器,从而降低体积,重要的下降会在很大程度上降低海压成本。
 
控制保护方面需要结合特新增加保护策略,且配置相关的耗能装置、协调控制,同时考虑特殊性加大研究,提升控制远程的智能性。水冷系统,相对于陆上风电淡水资源稀缺,考虑海水冷却,最外层海水冷却,该系统要考虑抗腐蚀性,前面已经对抗腐蚀性进行了介绍。耗能装置是新能源电网特别是海上风电电网的装置,这个故障需要通过耗能装置向发电发出能量,防止出现一些情况,耗能装置具备能量协同,能力强、散热性好,并且兼容室内外需求。
 
其他设备包括连接变压器,在接线方式等方面进行优化也达到设计,交直流在一些方面加强研究,然后使它具备一些能力。这是海内外海风的简介,主要分布在欧洲,国内仍然处于起步阶段。同步表格可以看出在逐步缩短,最近是45公里,目前电压等级在正负100兆瓦,主要还是取决于电缆和平台。这里面,就是如东海风现在正在加紧建设,预计2021年投产,这也是国内海风进入新时代的标志。
 
最后简单总结,我国在柔性直流输电技术得拥有知识产权,已在多个工程中得到检验,电压、容量等核心参数已跃居世界前列。我的汇报就到这里,谢谢大家。
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