海上风电并网的经济调控——将欧洲经验应用于中国(上)

    [目的]   文章为两篇论文中的第一部分,着眼于将欧洲国家的经济调控管理经验应用于中国电力系统当前面临的紧迫挑战之一——海上风电的有效并网。    [方法]   文章通过分析比较近期有关监管机制方面文献的研究,总结出海上风电监管机制的五个要素:监管实体、有效非绑定程度、并网价格制定方法、补贴管理方法,以及海上风电并网建设/运行的主体责任制。文中包含了三项有关创新监管机制的研究,并根据以下四项标准进行评定,这四项标准是:“价格信号”、“成本效益激励”、“计划编制”和“及时投入并网”。    [结果]   研究表明:TSO模型、发电机模型和第三方模型提出了三种不同但都行之有效的方式,用以解决海上风电并网所面临的挑战。    [结论]   中国决策者可以从这些经验中得以借鉴,既了解掌握基本监管方法的特性,也对创新监管之道加以知悉。可以借鉴的内容将在文章的第二部分展开讨论。     

海上风电并网的经济调控——将欧洲经验应用于中国(下)

    [目的]   文章为两篇论文中的第二部分,着眼于将欧洲国家的经济调控管理经验应用于中国电力系统当前面临的紧迫挑战之一——海上风电的有效并网。    [方法]   文章通过分析比较调控机制,总结出海上风电监管机制的五个要素:监管实体、有效非绑定程度、补贴管理方法、并网价格制定方法以及责任主体。结合中国国家发改委2015年颁布的电改“9号文”分析了中国并网调控机制及相关机制的变化,这些变化包括为中国并网企业引入单独的经济调控机制,可形象称之为“管住中间、放开两头”。    [结果]   为了确保实现调控目标,如:配置效率、成本效率以及服务质量(包括陆上风电和海上风电的及时连接和输送等),新的监管方法仍需改进。两篇论文中的第一部分基于对三个欧洲案例的研究结果表明:TSO模型、发电机模型和第三方模型,都可以应用于中国。但是考虑到欧洲和中国的差异,建议中国采用和其首要目标最匹配的调控模式。    [结论]   如果中国的首要目标是改善发电和并网的协调发展,激励输电投资,则TSO模式是最好的选择。需要注意的是,采用具有法律约束力的并网计划、并网公司对于未能及时并网确立明晰的责任以及减少弃风弃光的发生,通过独立的监管机构来实施这一模式至关重要。     

海上风电场设施技术规范综述

  [目的]  文章旨在推动我国海上风电场设施技术规范的建立健全。  [方法]  指出了我国海上风电场建设中存在的问题,总结了国内外海上风电场设施规范标准,介绍了中国船级社对海上风电场设施技术规范的探索及成效。  [结果]  尽管国内海上风电的发展迅猛,但配套的海上风电场设施技术规范并没有及时跟进,更没有形成从设计、建造、安装、运维直至弃置的全生命周期技术规范体系;尽管欧洲拥有较为成熟的海上风电规范体系,但并不能完全照搬使用,如结构设计的LRFD方法,其分项系数与海域的环境条件和可靠性指标相关,适用于欧洲海域的分项系数并不适用于中国海域。  [结论]  因此,国内海上风电场技术规范体系的建立,需要业界共同努力、多方协作。传统的海洋工程专业应在该领域发挥更大的作用。中国船级社多年在海上风电领域的研究和积累,可为构建国内海上风电场设施技术规范体系提供借鉴和参考。     

海上漂浮式风机关键技术研究进展

  [目的]  海上漂浮式风机由于不受水深限制且便于运输安装等诸多优点,近年来在欧美日等发达国家得以快速发展。文章针对海上漂浮式风机关键技术和工程案例进行综述分析,以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。  [方法]  首先介绍了海上漂浮式风机发展背景及基本类型,再进一步,分别介绍其稳性校核技术、系泊与动态海缆技术、水动力特性、气动力特性、一体化计算、模型试验研究、建造与安装技术、工程挑战与案例,最后对浮式风电市场与拓展运用做了相关总结。  [结果]  通过对海上漂浮式风机各关键技术进行梳理分析,理清了其技术研究现状与未来发展方向。  [结论]  文章综述了海上漂浮式风机各关键技术现状及相关工程运用案例,现阶段海上漂浮式风机依然面临不少技术挑战和行业发展困境,解决之道需从相关政策激励,技术攻关以及产业链的培育等,以多途径的方式降低浮式风电的工程造价成本,促进浮式风电产业进一步发展壮大。     

海上风电机组塔架基础一体化设计

  [目的]  随着国家对于海上风电竞价上网指导意见的出台,降低开发成本的需求越来越迫切,急需通过技术创新降低成本。而海上塔架和基础的成本,显著影响着海上风电的平准化度电成本LCoE(Levelized Cost of Energy),直接决定着海上风电项目的竞争力。  [方法]  为了有效降低塔架基础的成本,文章提出了基于数字化云平台iDO(integrated Design Offshore)的一体化设计方法,对极端极限状态ULS工况下结构的静强度、疲劳极限状态FLS工况下结构的疲劳损伤进行了数值计算分析。为验证一体化设计方法在降低海上风电塔架基础成本的效果,文章针对两个实际工程项目,基于iDO云平台和传统分步迭代法SIA(Sequentially Iterated Approach)进行设计分析,对比ULS工况和FLS工况下的结构安全衡准指标。  [结果]  计算结果表明:ULS和FLS工况下,基于iDO云平台的一体化设计方法比SIA在结构强度、变形、疲劳损伤等指标有较大幅度下降,可显著优化塔架基础结构,降低结构重量,减小整个支撑结构成本,降低海上风电的LCoE。  [结论]  在实际海上风电工程项目应用中,基于iDO云平台的一体化设计方法可有效降低塔架基础结构成本,从而提高海上风电项目的竞争力,同时可对未来海上风电支撑结构优化设计提供借鉴。     

大规模海上风电集中送出建设模式研究

[目的]当前海上风电已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电尚处于起步阶段,而当前的运营模式存在不利于海上风电大规模集中送出等缺点,无法适应新形势下的长远发展。另一方面,欧洲各国对海上风电的补贴政策与我国当前的发展思路有所冲突,可借鉴性不强,且欧洲模式本身仍存在弊端。因此亟需探索适合我国近海深水区海上风电发展的新模式。[方法]首先分析了欧洲各国海上风电发展现状,并对海上风电输电模式进行总结;其次给出了四种海上风电输电技术应用场景;最后对海上风电商业模式进行了可行性分析。[结果]结果表明：在拆分海上发、输电侧环节后,广东省预计“十四五”期间能够实现平价上网;相比于分散式开发,深水区海上风电统筹集约式开发从经济性及环境集约利用层面更具有优势。[结论]形成的研究结论可以为后续大规模海上风电集中送出项目的方案设计和建设模式提供技术支持,具有很好的示范应用前景。     

纳米重防腐涂料在海上风力发电机组中的应用研究

海上风力发电作为近年来快速发展的可再生能源,受到了越来越多的重视,根据我国国家能源局印发的《风电发展"十三五"规划》,指出到2020年底风电累计并网装机容量确保达到2.1亿kW以上,其中海上风电并网装机容量达到500万kW以上。同时,海上风电设备面临着温度、日照、冲刷、盐分、含氧量、微生物附着等复杂的腐蚀环境,环境因素变化很大,这对海上风电的寿命提出了巨大的挑战,只有对海上风电腐蚀机理进行系统研究,才能提出系统的解决腐蚀的办法。通过实验室及现场研究手段,探索研究纳米重防腐材料在面临海洋腐蚀环境的腐蚀机理研究,探究符合工况的纳米重防腐涂料的制造工艺技术,分析评价重防腐材料应用在海上风力发电机组中腐蚀防护效果,提出系统解决腐蚀问题路径,减少风电设备检修频次,对我国海上风力发电设备的长寿命防护具有重要的意义。     

海上风电与海洋牧场融合发展趋势与技术挑战

[目的]在“双碳”目标及“海洋强国”战略背景下,以海上风电为代表的海洋可再生能源和以海洋牧场为代表的海洋资源融合发展是未来海洋资源开发利用的新方向、新形势、新机遇。文章针对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术进行了综述分析,以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。[方法]以我国海洋资源融合开发需求为导向,分析海上风电与海洋牧场融合全球发展趋势,明确我国风渔融合发展的现状与短板;在此基础上,重点剖析了海上风电与海洋牧场融合发展的融合模式、装备设计、工程案例及关键技术问题,最后对我国海上风电与海洋牧场融合发展进行了未来展望。[结果]通过对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术问题进行梳理分析,阐明了瓶颈问题及技术挑战,指出了未来突破方向,为我国海上资源综合开发利用提供了科学指导和参考依据。[结论]文章说明了海上风电与海洋牧场融合发展的必要性和可行性,提出了我国海上风电与海洋牧场融合的可行途径。     

海上风电场智慧运维管理系统

[目的]针对海上风电场运维安全管理,提出了海上风电场智慧运维管理系统.[方法]通过海上风电智慧调度系统、海上风电雷达多源跟踪及边界警示系统、海上风电场风机平台作业监管系统,搭建出海上风电场智慧运维管理系统.[结果]通过陆上集控中心的海上风电智慧调度系统,实现人员的安全管理以及船舶调度.通过海上风电雷达多源跟踪及边界警示...     

计及海上风电调频能力的新型电力系统频率态势分析北大核心CSCD

针对海上风电大规模并网后影响沿海地区电网频率稳定的问题,文章研究了计及海上风电参与调频的新型电力系统频率态势分析策略。该策略首先基于火电、陆上风电、光伏、海上风电频率响应模型建立聚合的电力系统频率响应模型。然后,基于电力系统频率响应模型,建立频率特性传递函数,并量化分析电力系统频率特征。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证了文章所提频率态势分析方法的有效性,为沿海地区计及海上风电调频能力的电力系统频率态势预测提供理论方法。     

浅析海上风电施工安全管控

  [目的]  为了对快速发展的海上风电项目进行有效地安全管理,从施工的各个环节对海上风电全过程的安全风险和管理要点进行了梳理,提出了应对措施。  [方法]  通过我国首个以总承包模式建设的某海上风电项目实施过程中安全管理为依托,针对性地分析海上风电前期勘察、风机和升压站吊装、海缆敷设、调试等过程中的风险点,有效借鉴船舶和海洋工程中的相关国家标准和行业规范,以EPC总承包方的视角做出了全面的分析和总结,并对南海范围的海况特点、防台措施进行了重点关注。  [结果]  总结的安全管理思路为海上风电这一危险性较大的工程项目安全管理提供了实际范例和经验,也为海上风电项目安全管理的国家和行业标准的顶层设计提供了支撑。  [结论]  研究成果将会有力地促进南海范围内的风电资源开发。     

以设计为龙头的海上风电工程总承包项目管理研究

[目的]为应对平价上网阶段下海上风电行业发展的巨大挑战,推动海上风电产业可持续健康发展,[方法]基于我国多个以设计为龙头的总承包模式建设的海上风电项目,分析工程总承包模式在电力工程中的应用,提出海上风电工程总承包管理当前特有的挑战与对策,从宏观上总结平价上网阶段下以设计为龙头的海上风电工程总承包管理的主要优势.[结果]...     

基于高斯混合聚类的海上风电出力特征曲线提取方法及其在电量平衡计算中的应用

[目的]为了减少化石能源消耗和改善环境污染问题,海上风力发电是解决问题的有效方式之一。然而,海上风电存在间歇性强、波动性大、双向调峰性等问题,研究其出力特性曲线对海上风电消纳具有重要意义。[方法]提出一种基于贝叶斯信息准则的高斯混合聚类模型,对海上风电原始出力曲线进行分类和特征曲线提取。[结果]得到能够反映不同海风区域特点的海上风力特性曲线,并应用于海上风电出力的电量平衡计算。[结论]最后,以沿海某省份海上风电15 GW装机规模下不同海风区域原始海上风电出力曲线为研究对象,验证所提方法的有效性。     

风向

正事件2014年风电并网消纳工作:加强事中和事后监管2014年3月12日,国家能源局下发了《关于做好2014年风电并网消纳工作的通知》(国能新能[2014]136号),以更好地促进风电产业持续健康发展,充分发挥风电节能环保和治理大气污染的作用。根据国家能源局公布的2013年度各省(区、市)风电年平均利用小时数,     

广东沿海海上风电项目工程勘测综述

[目的]充分开发利用广东近海水域丰富的风能资源、促进绿色可持续发展,需要进行海上风电场场址和风机基础的勘测。而海上勘测与陆地截然不同,难度相当大。[方法]从广东沿海海上风电规划、勘测设计技术要求、地质概况分析、勘测方法研究等方面进行了分析研究。[结果]工程实践表明:应在恰当的专业技术标准指引下,采用综合性的勘探与测试方法,并积累工程经验形成岩土数据库。[结论]分析研究对广东沿海风电工程勘察有较大的参考意义。     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

双体风电运维船阻力CFD计算及降阻设计研究

[目的]船舶阻力直接影响着船舶的快速性能,对于一艘海上风电运维船,快速性能是此船舶的重要性能指标之一.因此,需要计算船舶的阻力并研究有效的阻力优化方法.[方法]基于CFD方法,建立了数值模型,对某19.1 m长的双体海上风电运维船的阻力性能进行了研究,计算并分析10 kn、13 kn、16 kn和20 kn这四个不同航...     

基于多尾流模型的大型海上风电场扩容试验研究

[目的]文章旨在研究大型海上风电场的最佳规划容量设置。[方法]针对某1 GW容量的单个规划场址,利用3种不同单机容量机型与3种海上风电场尾流模型,结合海上风资源图谱开展同场址逐步扩容至2GW的一系列数值试验,并对全场发电量、尾流影响与边际效应进行分析。[结果]结果显示,随着机型的单机容量增大,扩容过程中全场实际发电量增幅越高,尾流损失增长越慢,兼顾机组安全性与投入产出比的有效扩容区间越大;但尾流模型选择可能影响有效扩容区间评估结果。[结论]文章研究表明,在满足现有用海指标、风电机组安全性与工程经济性等多重约束下,单个场址的最佳规划容量可以略高于现有基准值,在今后海上风电千万千瓦级基地规划中,应科学细分并合理设置单个场址的规划容量。     

国外漂浮式风电现状对我国发展深远海域风电的启示

借鉴国外发展漂浮式海上风电的现状和经验,结合我国的实际情况,对我国发展漂浮式海上风电的可行性和将面对的技术挑战进行了综合分析。     

生态系统理念在海上风电项目管理中的应用研究

  [目的]  中国海上风电行业已迈入快速发展期,如何创新项目开发管理模式,有效应对海上风电造价高、界面多、工期长等问题,实现成本降低、效能提升,是推动海上风电行业健康快速发展的重要保障。  [方法]  通过将生态系统理念应用到海上风电场项目开发建设和运营管理中,探索构建海上风电场生态系统,以搭建风电场神经网络为核心,提高整体关联效能,实现最优开发目标;利用层次分析法对系统影响因子权重进行定量分析。  [结果]  通过海上风电场生态系统的构建,使海上风电场具备信息快速的收集、存储、共享、分析和反馈调节功能,降本增效,提升风电场稳定性。  [结论]  生态系统的引入为海上风电项目的开发管理和提供了新的思路,借助人工智能技术等前沿科技的发展,海上风电场生态系统也将不断完善和广泛应用。