大规模海上风电输电与并网关键技术研究综述

风力发电是可再生能源利用领域中技术最成熟,最具商业化发展潜力的发电方式之一。由于海上具有风资源丰富的特点,且目前全世界海上风电开发工程应用的需求迫切,大规模海上风电的输电与并网问题成为风电发展和研究的热点方向。文中对大规模海上风电输电及并网的关键技术进行了介绍,包括海上风电传输技术,海上风电场升压站、集电系统设计技术,海上风电功率预测技术,海上风电集群有功/无功控制技术和安全稳定控制技术等,并对这些技术的研究现状及成果进行了分析和总结。最后,指出了海上风电的发展趋势及需要进一步研究的方面,为海上风电并网的发展提供了参考。     

海上风电场发展现状及并网保护的关键技术分析

<正>调研了目前海上风电场的发展现状,分析了不同海上风电场电力送出方式的优劣,同时聚焦并网保护的关键技术,梳理了并网系统送出线保护技术的发展现状和趋势。我国近海风能资源主要集中在东南沿海及其附近岛屿,海岸线长约18 000 km,岛屿6 000余座,全年风速不小于6m/s的时长达4 000 h,开发潜力巨大。近海海上风电开发对于填补我国东南地区电力负荷中心供能缺口,推动东南沿海省份的能源低碳化转型具有重要的意义。本文回顾了海上风电产业的发展历程,总结了国内现有海上风电工程的现状,聚焦海上风电并网技术,分析了风电并网送出线路保护的关键点,展望安全并网技术的发展方向。     

中德风电并网政策和技术标准的比较研究

德国是世界上最早开展风电并网技术、并网标准和相关政策研究的国家,在风电并网技术等方面居于世界领先地位。对德国和我国在风电并网政策、技术标准和风电认证技术体系等方面进行了对比研究,旨在借鉴德国风电发展的先进经验,进一步完善我国风电并网技术,提高全社会的风电消纳水平。     

大型海上风电场并网接入方案研究

目前,我国海上风电正处于建设初期,随着国家海上风电政策逐步明朗化,我国海上风电将迎来大发展时期.在综合考虑并分析了影响海上风电并网的相关因素:装机规模、送电距离、并网方式、海底电缆输电能力、电网网架、风电无功配置等,经技术经济比较后,提出了4个典型的海上风电场并网接入方案.并网方案的提出可为当前在建和规划建设的我国海上风电场的并网设计方案提供一整套解决方案,规范系统方案,明确风电送出方案的设计原则与思路,可以有效提高设计水平和效率,保障电源电网安全稳定运行,实现风电与电网的协调发展.     

会议传真

中德风电并网技术研讨会在北京召开为了借鉴国外风电发展和并网的经验,加强风电并矧技术的交流及促进我国风电产业持续健康发展,中国电力科学研究院、德国技术合作公司(GTZ)与德国亚琛工业大学(IAEW)于11月18-19日在北京共同主办“中德风电并网技术研讨会”。此次会议重点讨论中国及德国任风电并网、风电机组测试和风能资源分析等方面的经验和最新研究成果。Dr.lng.Joachim-Heinrich Stamer介绍了欧洲能源供应体系情况。国家发改委能源研究所王仲颖主任介绍了中国能源供应体系。德国联邦环境部(BMU)Schlegelmilch先生和中国电力科学研究院戴慧珠教授分别介绍了欧洲和中国风能发展及并网的激励措施。会议专题报告分三个部分:风电并网及技术措施、风能利用及备用容量,风电机组技术及风电机组测试。大规模风电并网规划、运行和调度是我国风电发展所面临的突出问题,此次会议结合了目前风电并网领域的热点和难点问题,吸引了近200名参会代表参加。中国电机工程学会2008年年会在西安召开2008年11月17日,中国电机工程学会年会在西安召开,会议由中国电机工程学会主办,陕西省电力公司、陕西省电机工程学会及中国电力科...     

海上风电场运行控制维护关键技术综述

海上风电是目前和未来几十年我国可再生能源发展的重点。然而,与陆上相比,海上风电面临全寿命周期度电成本偏高、大规模并网冲击大等挑战。数字化、智能化是解决上述问题的关键。为此,该文围绕海上风电场智能运行控制维护关键技术进行了介绍,包括海上风电功率预测技术、海上风电运行控制技术、海上风电设备维护管理技术、海上风电与海域综合利用。首先,针对海上天气环境、资源特性、地理位置、设备运行等因素,分析了海上风电与陆上的差异,据此归纳了上述技术领域所面临的挑战及可能的解决方案,并对这些技术的研究现状及成果进行了分析和总结;最后,指出海上风电场智能运行控制维护关键技术领域的发展趋势及需要进一步研究的方面,为海上风电降本增效和大规模安全经济并网提供支撑和参考。     

分频输电应用于深远海风电并网的技术经济性分析

全球海上风电发展呈现大规模化、集群化及深远海化的特点。离岸距离大于100 km的大规模深远海风电的输电与并网方式成为海上风电发展和研究的热点方向。通过分析电缆等电气设备的传输极限和损耗,采用等年值法,综合考虑设备投资成本、维护成本、损耗费用及电缆选型,建立了系统的比较各种并网方式的技术经济评价方法。以某400 MW海上风电场为例,对高压交流输电技术、高压直流输电技术和分频输电系统3种并网方式进行技术经济分析。论证说明分频输电技术通过降低频率,既可提高电缆载流量,又显著降低了交流电缆中的充电电流,因此传输距离显著增加,表明分频输电技术在远距离、大规模深远海风电并网方面具有技术经济优势。     

海上风电送出技术研究浅述

正0引言发展清洁能源是国家能源战略的重要组成部分,发展风电是实现清洁能源战略的必然选择。相比陆上风电,海上风电具备特有的优势,我国海上风资源储量7.5亿kW,截止2019年9月底,海上风电累计并网容量503.54万kW,仅次于英国、德国,位居世界第三。目前国内沿海主要的海上风电大省均已编制海上风电中长期发展规划,把海上风电作为了清洁能源的重要领域,海上风电正在从"探索模式"进入"突破发展模式"。海上风电并入电网     

交流并网海上风电场无功配置原则研究

海上风电具有年利用小时长,同时具备风速稳定、占用土地少等优势,在我国的发展逐渐受到关注。由于大量使用海底电缆和建设海上升压站的需要,海上风电场的电气结构与陆上风电场有所区别,反映在无功特性方面存在明显差异。海上风电发展较快的国家在并网导则中都提出了海上风电场无功配置要求,而我国尚缺少针对性要求。基于我国目前海上风电以交流并网为主的现状,在总结国内外风电并网的基础上,计算分析了通过交流线路并网的不同规模海上风电场的无功特性,提出了相应的无功配置原则,可为我国海上风电场的并网设计提供参考和借鉴,促进海上风电场和电网的协调发展。     

特约主编寄语

<正>风电是最具规模开发和商业发展前景的新能源,发展风电对于改善能源结构、保障能源安全和实现经济的可持续发展等具有极其重要的意义。随着海上风电的大规模开发与快速发展,风电直流送出与并网成为关注的重点。为展示国内外该领域的最新进展,共享最新学术和技术成果,本专刊围绕风力发电直流并网关键技术主题,吸纳了最新研究成果,包括风电并网规划技术、建模与仿真技术、控制保护与振荡抑制技术、故障分析与工程评估技术4个方面的内容。在风电并网规划技术方面,针对海上风电技术大规模商业化应用的标准化问题,     

海上风电并网与输送方案比较

风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。大容量远距离的海上风电是未来风电发展的趋势。介绍海上风电系统的3种并网技术以及输电方式:高压交流、高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)以及分频输电技术。工频交流海上风电系统一般适用于小规模近海风电场,HVDC和分频输电适用于大规模远距离海上风电场。分频海上风电系统是一种具有自主知识产权的本土技术,在目前的技术和经济条件下,分频海上风电系统是一种具有优势和竞争力的海上风电方案。主要对这3种海上风电并网的技术可行性、经济性以及效率等方面进行讨论,最后对海上风力发电技术进行总结和展望。     

分频输电在海上风电并网应用中的前景和挑战

通过比较3种风电并网方式,指出了分频输电系统(FFTS)在大规模海上风电并网中的应用前景。介绍了分频海上风电系统的结构和变频器的选择,对比表明了模块化多电平矩阵式换流器(M~3C)作为新一代变频器优良性能。分析了低频环境对分频海上风电系统中关键性设备的影响,进一步从设备角度表明分频海上风电系统的可行性和经济技术优势。最后指出分频海上风电系统中仍需解决的经济技术难题,为进一步研究指明了方向。     

欧洲海上风电标准化经验及其对我国的启示

截至2017年底,欧洲海上风电装机容量占全球比例达到81.7%,海上风电技术已从示范阶段转向更为广泛的商业化,这与海上风电标准化的逐步完善密不可分。本文简要回顾了欧洲海上风电标准化的发展历程,详细介绍了丹麦、德国、英国等海上风电发达国家标准化的实施经验。并比较了上述不同国家的侧重点,结合我国在该领域标准化的实施程度,分析了欧洲海上风电发展经验对我国海上风电标准化的借鉴意义,并结合我国实际情况,提出了相关启示与建议。下一步随着海上风电标准化的发展,应注重适应本国特色标准的制定并与创新协同发展,进一步完善检测认证制度以及跨部门协作机制,同时积极参与国际标准的制定。     

海上风电典型送出方案技术经济比较研究

海上风力发电具有不占用土地资源,风速高的优点,是风电产业未来的主要发展方向。结合国内海上风电工程实例,在给出典型海上风电并网方案基础上,对海上风电场的交流、直流送出方案的技术经济比较进行分析研究。     

欧洲海上风电规划机制和激励策略及其启示

中国海上风能资源丰富,海上风电开发正处于由近海到远海、由浅水到深水、由起步到规模化开发的关键阶段。欧洲是海上风电行业的先驱和全球最大市场,积累了丰富的海上风电发展经验,对中国海上风电发展具有重要的借鉴价值。以欧洲地区3个主要海上风电国家：英国、丹麦和德国为例,首先,从规划的关键责任方及其职责、规划流程两方面对比分析欧洲海上风电的规划机制及其优缺点;其次,分析欧洲为促进海上风电发展采取的典型激励策略,并结合3个国家的具体情况研究不同激励策略的特点和实施经验;最后,结合欧洲经验和中国国情,从规划机制和激励策略2个层面提出了促进中国海上风电发展的针对性建议。     

分频风电系统风机并网实验研究EI北大核心CSCD

目前分频风电系统(fractional frequency wind power system,FFWPS)作为海上风力发电系统研究的一个新潮流,已经引起国际学术界的广泛注意。国外学者对分频风电系统应用于用于海上风电的经济性、技术可行性以及关键设备可行性等方面进行了研究,这说明分频风力发电系统是一种具有竞争力的海上风力发电系统方案。该文针对分频风电系统的结构特点,提出一种适用于分频风电系统风机并网的结构和方法,该并网方法可实现分频风电系统中风机的逐台并网,具有经济和技术上的优势。介绍分频风电系统并网主电路和控制电路的设计,以及所搭建的分频风电系统多机并网实验平台,通过实验证明所提出的并网结构和方法的可行性和有效性。     

海上“风”景正好

正当前,海上风电正成为我国发展新能源战略的重要一环。根据国家电网公司智能电网创新示范工程实施方案部署,国网山东电力确立了海上风电检测基地项目建设方案。这一项目建成后,山东海上风电并网检测平台将具备国内外领先的风电检测试验能力和并网检测功能,有力地支持海上风电大规模发展。山东省共有3100公里海岸线,占全国海岸线总长度六分之一,近海具有大量可开发的风电资源。在省政府确立的海上风电规划中,山东初步规     

海上风电柔直并网系统调频控制综述

远海风电场因其风资源丰富而受到广泛关注,柔直并网是实现大规模远海风电场并网的有效措施.随着海上风电等可再生能源渗透率不断提高,电力系统面临的频率稳定问题逐渐凸显,海上风电柔直并网系统进行主动频率支撑是缓解频率稳定问题的有效手段之一.为此,针对海上风电柔直并网系统参与调频控制进行综述,从海上风电场、柔性直流系统及二者协调控制等3个层面对现有频率支撑控制策略进行阐述,分析了不同层面控制策略的原理、优缺点和发展趋势等,指出海上风电柔直并网系统参与主动频率支撑应协调海上风电场和柔性直流系统,最大化发挥二者调频能力;进一步分析了海上风电柔直并网系统参与频率调节在充分利用系统调频能力、保证系统安全运行方面面临的挑战,最后对该领域未来研究方向进行了总结和展望.对海上风电柔直并网系统参与陆上交流系统调频控制和实现双碳目标具有一定参考价值.     

大规模海上风电柔性直流输电技术应用现状和展望

海上风电具有风力资源稳定性强、年利用小时数高等特点,随着海上风电机组大型化、投资规模扩大以及建设成本下降,基于柔性直流输电技术的大规模海上风电送出已成为海上风电发展和研究的热点方向。结合国内外典型海上风电柔性直流输电工程,对换流阀、联接变压器、耗能装置、高压直流断路器、海底直流电缆关键电气设备应用现状等进行分析和总结,介绍控制系统构、硬件组成和控制算法研究现状。考虑到海上平台所处的盐雾腐蚀环境,介绍了联接变压器、换流阀的防腐设计和海水冷却系统设计。分析、总结了大规模海上风电的并网技术方案的研究现状,对海上换流站、海上风电场的发展趋势进行展望。     

海上风电直流送出与并网技术综述

随着深远海风电开发利用的快速发展,风电直流送出与并网成为技术热点.针对风电交流汇集直流送出、低成本直流送出、多端直流送出和多电压等级直流送出技术,全面论述了海上风电直流送出技术在系统拓扑、装备、控制与保护方面的现状和存在的问题,以及研究热点和发展趋势,指出海上风电场集群共享直流集中送出是近期的主流方案,系统的宽频振荡是亟待解决的问题,使整体系统体现主导电源特征是关注的热点.为降低成本,基于二极管整流送出的技术路线具有良好的预期,但纯二极管整流送出需要风电机组的改进.海上风电多端直流并网系统的成熟依赖于低成本直流断路器和暂态控制保护技术的进步,而海上风电多电压等级直流并网系统尚缺乏直流变压器等关键装备的支撑.