近海风电场技术及其发展态势

与陆上风电场相比,近海风电场建设的技术难度较大。简要回顾了国外近海风电场的研究开发与建设状况,近海风电场的关键技术主要包括基础结构、风电场选址、风资源测试与评估、基础设计及施工、风电机组安装、电气传输技术以及系统接入与稳定运行等多方面。阐述了近海风电场配置优化与评估、电气传输技术、系统的接入稳定运行、制造执行系统(MES)的研究开发、风电机组基础的采用形式等技术关键与研究进展情况,以及上海开展的近海风电场技术开发与应用示范工作基础。通过开展近海风电场关键技术的研究,建立发展近海风电资源规模化利用的有关技术基础,有助于促进我国近海风电场系统设计技术的优化。     

近海风电场接入对地区电网电压的影响和允许接入规模

近海风电场接入本地电源支撑不足的地区配电网时,风电出力波动引起的系统电压波动将是主要制约条件。文中研究近海风电场接入对地区电网电压波动的影响。首先,针对风电场定功率因数和定电压两种无功控制模式,推导了风电功率波动与接入点电压波动的量化关系。在此基础上,基于电压允许波动范围约束,建立了风电接入规模与节点短路容量的函数关系。在PSCAD/EMTDC中搭建近海风电场并网系统模型,对不同系统短路容量下风电场的最大并网容量进行了仿真测试,并与理论推导进行对照。最后通过珠海桂山风电场实际工程的仿真测算验证了模型的有效性。     

近海风电场接入城市电网规划原则

围绕近海风电场群接入电网的规划原则开展研究。系统总结了近海风电场接入电网的输电模式、并网电压等级、升压站无功补偿配置等规划方案选择问题。重点针对多个海上风电场接入同一区域电网时公共连接点(point of common coupling,PCC)点的选择问题进行了研究,通过理论模型分析了影响多个风电场接入后系统电压波动幅度的关键因素和电压波动的计算方法,并提出了PCC点选择的基本原则。通过珠海近海风电场群接入方案规划为实例,对比理论计算和数值仿真分析的结果,验证了所提测算方法的正确性。     

大规模近海风电场VSC-HVDC并网拓扑及其控制

针对大规模近海风电场地理分布上高度分散以及主要采用双馈式或直驱/半直驱式风电机组的特点,提出了相应的电压源型变流器的高压直流(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)并网传输拓扑结构,并设计了相应的控制策略。为验证所提方案的可行性,利用Matlab/Simulink构建了一个近海风电场的5端口VSC-HVDC并网传输系统,并进行了系列仿真。仿真结果表明,所提VSC-HVDC方案可为大规模近海风电场的并网传输提供优化的解决方案。     

丹麦礁石角160MW近海风电场

装机 8 0× 2ＭＷ的丹麦礁石角近海风电场于2 0 0 2年秋投产。它是丹麦能源及环境部在 1998年论证五大近海风电场的第一个 ,其规模是世界上之前已建成最大近海风电场的 4倍。■场址及风力资源礁石角位于丹麦西部海岸 ,场址在礁石角南面 ,离岸 17ｋｍ ,该海域水深 6 5～ 13 5ｍ。测量站安装了测量风速、风向、温度、气压和记录雷电等仪器 (设在海平面以上 6 2ｍ ,4 5ｍ ,30ｍ ,15ｍ的高处 )。在海平面以上 6 2ｍ处平均风速为9 7ｍ /ｓ。■技术特色风机是Ｖｅｓｔａｓ公司生产的单机容量 2ＭＷ变图 1　出力曲线桨上风式、近海型Ｖ80风机。出…     

我国组建近海试验风电场

日前启动的国家科技支撑计划将能源作为重点领域,提出要在“十一五”期间组织实施“大功率风电机组研制与示范”项目,研制2兆瓦至3兆瓦风电机组．组建近海试验风电场．形成海上风电技术。     

我国海上风电发展的若干问题初探

国外的近海风电场建设已进入大规模发展阶段,我国的海上风电场建设也已启动。介绍了国内外海上风电发展的概况,对海上风电技术和海上风电场投资进行了分析,探讨了我国发展海上风电所面临的一些问题以及应采取的相应对策。     

我国海上风电场送电系统与并网关键技术研究取得重要进展

正海上风电对比陆地风电而言,具有风况优良、年平均利用小时数高、不占用陆地资源、距电力负荷中心较近等优点,但大规模海上风电并网仍面临诸多挑战。近海风电场普遍采用高压交流海缆接入电网,长距离交流海缆并网容易引发过电压等问题;近海风电场的升压站和风电机组均位于海上,其运行维护比陆上风电场难度更大,对海上风电高可靠集成化的设计技术、预测预警技     

国内首个近海深水区海上风电项目完成首台风机吊装

正5月6日,由中国能建广东院勘察设计、广东火电参建的国内首个近海深水区海上风电场——华电阳江青洲三500 MW海上风电场完成首台风机吊装。     

多端柔性直流输电系统在海上风电场并网中的应用

随着地理上高度分散的近海风电场的大规模开发,传统并网方式已不能满足要求,提出了风电场经多端柔性直流输电系统及交流线路与电网互联的策略,并设计了各换流站的控制方法。建立了VSC-HVDC的数学模型,并分析了其工作原理。在PSCAD/EMTDC的仿真环境下,搭建了含多端柔性直流输电系统的模型,分析了混合输电方式下电网运行的稳定性。仿真结果表明交直流混合输电模式灵活、可靠、经济,风电场出口处短路故障切除后电压能够快速恢复,确保了风电的可靠输出。     

多场景海上风电场关键设备技术经济性分析

中国海上风电正在走向深远海。离岸距离和水深的增大对海上风电场关键设备的技术选择和成本造价影响很大,海上风电场单位千瓦投资也相应变化。对海上风电场基础结构、海缆等关键设备费用在不同离岸距离和水深条件下的变化进行分析,探讨登陆送出、场内集电、基础结构等技术发展对投资的影响。远海风电场通过采用柔性直流和高电压场内集电技术,关键设备的单位千瓦投资可以低于目前在建的近海风电场。对于未来将采用8 MW风电机组的深远海风电场,采用先进的基础结构和输电技术,关键设备投资成本将比现有技术下降2 200元/kW,大幅降低深远海风电场开发投资。     

直流输电技术在海上风电场并网中的应用

海上风电场具有风速高、风力稳定、各种干扰少及发电量大等特点,风电场由陆地向海上延伸,是未来风电发展的大趋势。根据海上风力发电的特点,介绍和分析海上风电场采用交流输电技术、基于相控换流器(PCC)的传统高压直流(HVDC)输电技术和基于电压源换流器(VSC)的轻型HVDC输电技术的3种并网方式,说明采用后面2种HVDC并网方式的特点和应用场合,并指出HVDC应用于海上风电场并网需要研究的问题。     

大规模海上风电场集群交直流输电方式的等价距离研究

随着海上风电场的布局逐步从近海走向远海,以及新型柔性直流(direct current,DC)输电技术等日趋成熟,在规划设计中研究分散布局的大规模海上风电场集群最优输电方式,合理选择先进适用、安全可靠、经济合理的输电技术,为大规模分散式海上风电场群输电方式决策提供科学的方法是十分必要的。本文首先分析了海上风电场两种主要输电方式即高压交流输电方式、柔性直流输电方式的技术特点,然后对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,并对不同距离和容量下的输电方式做出经济性比较。最后通过计算得到了海上风电交流/直流输电方式的等价距离,研究结果可为输电规划以及工程设计提供参考。     

大规模海上风电场电力输送方式研究

目前海上风电场建设迅速,正在向规模化、深远海化趋势发展,场内的功率送出需求已成为风电技术发展研究的热点之一。文中介绍了适用于海上风电的电力输送方式：高压交流输电、高压直流输电和分频输电,分析总结其拓扑结构、特点、研究现状及成果。高压直流输电技术应用研究广泛,根据实际需要衍生技术多样,本文对其进行了梳理。结合海上输电需求,思考现阶段发展境况,对大规模海上风电场电力输送方式做出总结。     

多端多电平柔性直流系统在海上风电场中的应用

针对交流输电技术和传统直流输电技术在海上风电场应用中的不足,以及保障岛上负荷正常供电的要求,提出了多个海上风电场及岛上负荷经多端多电平柔性直流系统并网的策略。建立了d-q旋转坐标系下的VSC-HVDC数学模型,并且设计了各换流站的控制策略。仿真结果表明,风电场经多端直流系统与陆上电网实现了互联,风电场发力不足时功率反转,即陆上电网向岛上负荷供电,保障了岛上负荷的正常供电。该并网方式灵活可靠,是海上风电场及岛上负荷与陆上电网的最优联接方式。     

海上风电场故障特性及保护配合的研究

一般海上风电场所选用设备和线路与陆上风电场有所不同,有必要对海上风电场的继电保护配置进行专门研究。利用ETAP仿真软件对风电场内元件及送出线故障时各元件的短路电流和机端电压跌落情况进行分析,并研究海上风电场本身特征和故障特性。在多个风电场并网时,风机会提供不容忽视的短路电流,短路点成为双侧电源供电。为此,考虑其特性及风机低电压穿越能力,提出海上风电场各元件和线路的保护配置方案及其整定原则。并对ETAP软件上搭建的某海上风电场模型进行保护及动作时序配合的仿真,验证了所提保护配置方案及动作时序的正确性和合理性。     

海上风电场黑启动系统的风柴协同控制策略

在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。     

海上风电场电气系统现状分析

海上风电发展呈现风电场容量扩大、离岸距离增加、并网要求标准化的特点,这为海上风电场电气系统设计带来重大挑战。大规模海上风电场电气系统与传统电厂相比,具有鲜明的要求与特点。在阐述了现有几种海上风电场电气系统接线方案的基础上,对目前海上电气设备的技术特点与成本状态进行了分析与比较,并就目前海上风电场电气系统研究存在的主要问题与前景进行了展望。     

大容量海上双馈风电场的高压直流输电技术概述

基于双馈机组的风电场不同于基于同步发电机的传统的发电厂,其高压直流输电技术具有一定的特殊性。本文对用于大容量双馈风电场的高压直流输电技术进行了概述。首先介绍了高压交流和直流输电技术针对海上风电应用的优缺点。然后对比了传统电力系统中的两种经典高压直流输电技术,即相控换流高压直流输电与轻型直流输电技术,并对二者应用于双馈风电场后的优缺点进行了分析。为克服其中存在的弊端,最后介绍了一种结合了静止同步补偿器（STATCOM）、相控换流器以及全控电流源型逆变器的混合型高压直流输电拓扑。     

考虑复杂海洋气候条件影响的海上风电场储能容量配置研究

复杂的海洋气候条件会影响到海上风电场风功率预测的精度,储能系统可有效补偿风功率预测误差。提出一种考虑风功率预测误差不确定性的海上风电场储能容量配置方法。首先,通过组合预测模型预测风速,根据风功率-风速关系求得风功率预测值,与实测值比较得到风功率预测误差。然后,以储能配置的功率成本与容量成本之和最小为目标,建立利用储能将风功率预测误差补偿至允许区间内的鲁棒机会约束模型,并采用凸近似和抽样平均方法将模型转换为线性规划形式实现高效求解。最后,在算例中分析台风事件对海上风电场储能配置的影响,验证了所提模型在处理风功率预测误差不确定性时能有效兼顾补偿效果与经济性。研究成果可为今后深远海风电场大规模配置储能提供有力支撑。