海上风电制氢技术经济性对比分析

海上风资源丰富、区域广,成为风电开发利用的重要领域。但海上风电的强随机性和间歇性给海上风电的安全可靠消纳带来诸多难题。风电制氢是提高风电利用率和缓解弃风的有效手段,已成为海上风电发展和研究的热点方向。综合考虑制氢技术方案、设备投资成本、运行维护成本,给出国内海上风电制氢技术的经济性评价方法;分别建立海上风电岸上制氢、海上平台制氢及管道输氢和海上平台制氢及船舶运氢3种海上风力发电制氢技术方案及经济性模型。基于相关调研和文献数据,以某300 MW海上风电场为例,对不同离岸距离的3种海上风力发电制氢技术方案进行经济性比较。结果表明,3种海上风电制氢方案中,海上平台制氢及船舶运氢方案最具经济性,且随着离岸距离加大,该方案等年值费用基本不变;海上风电岸上制氢方案和海上平台制氢及管道输氢方案随离岸距离加大,等年值费用均不同幅度增加。     

东海大桥海上风电11台机组并网

据《上海电力报》2010年4月29日报道：4月22日,亚洲第一座大型海上风电场——东海大桥海上风电场i1台风机并网发电,全部风机将于年中并网。东海大桥风电场位于上海市东海大桥东部海域,由34台国内单机功率最大的离岸型风电机组组成。东海大桥海上风电环境复杂,技术要求高,施工难度大。风电场采用我国自主研发、目前国内单机功率最大的3MW离岸型风电机组,具有电动独立变桨、变速和双馈电机技术等世界主流机型的特点,并采用了有效的防腐蚀措施和冗余设计以提高机组的可靠性。风机主机、轮毂、叶片、塔筒等设备全部由国内厂家制造。风机轮毂高度为91m、叶轮直径为95m,采用三叶片、水平轴、上风向的结构形式,适用于东海大桥风电场场址。     

基于海上风电的汽车加氢站及远距离氢能输运经济性分析

氢能具有零碳、高效、大规模、长周期储能优势，将在构建新型电力系统中发挥重要作用。引入氢储能调控手段一方面可促进可再生能源消纳和维持电网供需平衡，另一方面还可为交通、工业领域提供清洁燃料和原料储备。本文以广东阳江地区的海上风氢综合应用为例，提出一种海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统概念构想。基于阳江地区的典型海上风电出力特征、广东省氢能负荷历史数据及预测规划，提出了本地加氢站-外送氢能容量配置方案，完成了装备购置成本、日常储运成本、投资回报周期等经济指标建模，验证和评估了百兆瓦级氢能综合应用系统的技术可行性和经济效益指标。评估结果表明：引入海上风电制氢/送氢系统后，每日平均可提供本地氢气容量为5 756 kg,外送工业氢气容量为33 900 kg。在20 MPa和30 MPa长管拖车运输工况下，静态投资回报周期(SPP)分别为5.16年和4.86年，动态投资回报周期(DPP)分别为6.24年和5.81年。在20年全生命周期运行后，累计净现值(NPV)分别达到835.87 M$和928.34 M$,有效验证了海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统的经济可行性。     

分频海上风电系统的技术经济分析

介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充电电流,提升海底交流输电的效率与性能。结果表明,FFTS能满足算例的并网需求,且风电穿透率大于HVAC。算例中FFTS换流站的投资折算和年维护费用比HVDC少9 126万元,等年值比HVDC低7.28%。在算例的基础上,文中进一步给出了FFTS-HVDC临界经济距离—装机容量曲线,相对而言FFTS更适用于装机容量大、离岸近的风电场,对于300 MW风电场,二者的临界经济距离约为634km,远超已有和规划中的海上风电场的离岸距离。分析结果表明了分频海上风电系统所具有的应用潜力。     

海上风电场输电方式的经济性分析

介绍了海上风电场交流输电与柔性直流输电两种组网方式及其优缺点.通过算例分析了容量为100、500、1000 MW的海上风电场投入与距离关系,对比了采用高压交流输电和柔性直流输电两种不同输电方案的经济性.在阐述这些输电方式特点和相关操作的同时,对设备的投资、运行和维护成本等进行了评估,得出海上风电场采用柔性直流输电方式更为经济.     

中国缓步稳定推进海上风电开发

欧盟提出到2020年海上风电装机达到40Gw,中国同期的目标是30GWo中国对海上风电的缓步稳定推进,也是吸取岸上风电过快发展的教训。中国的海上风能资源丰富,而且分布大多靠近电力负荷高的地区。     

风电并网后电网调峰措施的经济性分析

为接纳大量风电并网运行,电网需采取各种调峰措施并评价措施的经济性。给出了确定用于平衡风电出力波动的电网可调峰容量的方法,阐述了接纳风电所采取的调峰措施,并对各种调峰手段进行经济效益分析。基于系统的安全运行要求、调峰措施、调峰容量、各种发电形式上网电价和化石燃料的消耗量提出了衡量以及评价调峰措施经济性的方法。以区域电网为研究对象,制定了调峰策略,为电网的节能经济调度提供参考依据,并对风电的持续健康发展提出了建议。     

海上风电大型单桩基础波浪疲劳分析

随着陆上规模化风电日趋饱和,海上风电开发已成鼎沸之势.波浪荷载作为海上风电基础设计的主要荷载,其波浪疲劳分析也成为了海上风电基础设计的技术难题.本文基于随机波浪理论,采用非线性有限元随机分析方法(PSD),研究开发了单桩基础波浪谱疲劳分析计算程序;并基于谱疲劳分析及Miner线性累积损伤理论,编制了单桩基础波浪疲劳的疲...     

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...     

海上风电机组控制系统研究

对海上风电机组控制系统进行了研究。针对海上风电机组工作环境恶劣、故障率高和维护困难等问题,提出了海上风电控制系统的设计原则,并提出一种海上风电控制系统的设计方案。描述了系统的功能结构,并对其关键技术进行了分析和论述,其可靠性、安全性和可维护性良好,满足海上风电场各种功能要求和各项发电指标,具有一定的实用价值。     

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。     

全寿命周期成本在海上风电输电方式经济性评估中的应用

建立了基于全寿命周期成本(LCC)的海上风电输电方式经济性评估模型,统筹考虑了海上风电输电系统的初始投入成本、运行成本、维护成本、故障成本和废弃成本,寻求在保证安全可靠下在全寿命周期内的经济性和持续性最优方案 比较了用于海上风电接入的高压交流输电、传统的高压直流输电和柔性直流输电方式,根据其特点以典型的输电工程为例,分析了不同输送距离和不同传输容量下各输电系统的LCC情况,给出了各种输电方式的LCC适用范围.算例分析表明,该方法可以克服传统评估方法的片面性,得到更科学、全面的经济性评估结果,具有很好的实用价值.     

66 kV交流接入海上换流站方案的技术经济性

为探究66 kV接入海上换流站与传统的35 kV升压220 kV接入海上换流站的技术及经济性对比,以中国南海某风电场接入工程为例,分析66 kV交流直接接入海上换流站与传统的35 kV升压220 kV接入海上换流站两种方案在功率损耗、一次电气设备投资等方面的差异,综合对比,得出66 kV交流接入方案具有更好经济性的结论。随着中国海上风电的发展,66 kV交流接入方案在降低海上风电柔性直流系统建造成本和推动技术创新性方面,均表现出了很好的技术优势。     

海上风电的经营期成本计算模型

海上风电是近年来全球新能源发电的新增长点,但电价机制的不完善严重阻碍了海上风电发展进度。文中通过综合分析国内外海上风电定价机制以及海上风电成本结构特征,提出了海上风电经营期成本计算模型,并以中国某省在建及规划中的海上风电场为实例进行了详细分析计算。结果表明,风能资源优势海域具有更低的经营期成本,因此多海域风电场上网电价应区别对待,经营期成本对年均满负荷小时数和初始静态投资额的变动最敏感。     

基于LCC的海上风电场主变压器冗余配置经济性对比与分析

海上风电场存在建设投资大、设备故障率高以及运维不便等问题。为寻求建设与运营过程中投资成本与发电可靠性之间的平衡,提出了4种不同的电能传输系统冗余配置方案。以莱州湾某海上风电场工程为例,基于全寿命周期成本(LCC)理论建立了海上升压站主变压器的成本分析模型,并对模型中各组成部分进行分解计算。对比了各冗余配置方案中主变压器的LCC,并对折现率、上网电价以及故障率三个关键影响因素进行灵敏度分析,得出各因素变化区间内的最优冗余配置方案,为海上风电场电能传输系统的冗余配置方案最优选择提供了理论依据。     

风电供热价格机制研究及经济性分析

研究了影响风电供热经济性的主要因素和风电供热的价格机制,并结合案例对风电供热的经济性进行了分析。研究结果表明,对于目前的单位面积售热价格、售热量、热力站投资,核算热力站与风电场整体经济性比单独核算热力站经济性更为合适。在单位面积售热价格、售热量、项目投资一定的情况下,要保证热力站与风电场整体经济性,热力站可承受的购电电价不能高于一定值,可通过补贴热力站投资等方式保证风电供热项目的经济性。     

辽宁省海上风电消纳能力分析研究

随着辽东庄河地区190万k W海上风电项目的建设,辽宁电网调峰形势将进一步恶化。文中介绍了国内外海上风电发展的现状,着重分析了辽宁省的海上风电资源情况,并对辽宁电网调峰能力进行定量分析,探讨辽宁省海上风电项目消纳问题,据此提出几点应对策略,可供海上风电企业参考。     

“十四五”中国海上风电发展关键问题

自2016年以来,中国海上风电快速发展,提前一年完成“十三五”规划目标。结合“十三五”以及欧洲海上风电开发与运行经验,对“十四五”中国海上风电技术装备能力、经济性以及规模布局等问题进行探讨。研究结果表明,“十四五”末,中国海上风电累计装机容量将达到2500万~3500万kW;装备制造能力可满足每年300万~500万kW海上风电开发需要;除个别省份和海域可实现平价上网外,总体难以达到平价上网水平。开展海上风电勘察与资源再评估,适应中国风资源条件风电机组选型,提升大规模集中连片海上风电安全稳定运行水平,完善海上风电发展相关政策是促进海上风电发展的重要举措。     

广东省海上风电项目的投资评估分析

系统分析广东省42万平方千米海域的地质条件、风资源情况,分区域对投资海上风电的风险与投资回报率进行数据分析,进而为广东省海上风电项目的投资区域性提供借鉴.     

德国海上风电VSC-HVDC技术分析

系统地总结和梳理了德国海上风电并网情况及发展特点,分析阐述了德国海上风电场群集中并网的技术特征和经验,比较分析了高压交流输电和VSC-HVDC技术在海上风电并网应用的优缺点。最后,结合德国经验和中国发展需要,提出了海上风电并网分析模型。