海上风电场输电系统选择

对海上风电的输电方案作了技术经济比较,得出结论:200 MW以内的潮间带风电场和离岸距离80 km以内的近海风电场,宜采取高压交流输电并网;200～400 MW的近海风电场,宜根据离岸距离选择并网方式;400～600 MW的远距离近海风电场和深海风电场,宜采用柔性直流输电并网;更大容量的风电场则需采用常规高压直流输电并网。海上架空线路适用于潮间带、近海风电送出及深海风电近岸侧,因海上杆塔施工费较高,架空线和架空-海缆混合方案的总费用相当。     

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。     

大规模海上风电并网方式的研究

在风力发电等可再生能源技术高速发展的潮流下,对比分析了适用于海上风电场的高压交流、常规高压直流和柔性直流输电3种并网方式。简要介绍了柔性直流输电的工作原理,详细说明了柔性直流输电技术在风电并网上的应用情况,并着重探讨柔性直流输电并网的经济性,认为柔性直流输电技术在海上风电传输领域有广阔应用前景。这对于满足我国清洁高效的能源利用有着显著的意义。     

基于模糊PI控制的海上风电柔性直流输电整流器研究

为提高海上风电柔性直流输电电压等级,抑制直流侧电压跌落和闪变,将三相电压源变流器用于送端整流器。采用多个功率单元级联的拓扑结构,电流内环采用PI解耦控制、电压外环模糊PI调节双闭环控制方式。分析了变流器数学模型,建立了MATLAB／Simulink仿真模型,实现了电压级联输出．在线PI参数整定。仿真结果验证了该系统在海上风电柔性直流输电应用中的有效性。     

海上平台柔性直流换流站工程应用方案研究

随着柔性直流输电技术的不断发展,至今已经成为主流的直流输电技术,在海岛供电、风电接入、电网互连等方面已经有了大量的应用,积累了充足的工程经验。由于柔性直流输电技术的自身特点,用于海上平台供电有着先天的优势。基于陆上柔性直流换流站的技术基础,从拓扑结构、主要电气设备选型、电气平面布置以及二次系统等方面论述了海上平台换流站的工程应用方案,对柔性直流输电技术的在海上平台供电领域的应用以及发展方向提出了一些具有积极意义的设想和建议。     

大规模风电经直流外送的区域输电能力计算

大型风电基地风电消纳的可行方案是跨区域直接送至负荷中心进行消化,由此产生大规模风电远距离输电的问题,进而对区域间最大输电能力(Total Transfer Capability,TTC)的计算提出新需求。针对大规模风电经直流外送的区域输电能力计算,结合风火打捆直流外送方式,建立了风电经直流外送的区域间TTC计算模型,并采用交直流交替迭代连续潮流算法进行求解。采用改进的IEEE 39节点系统进行测试,对大规模风电经交、直流2种外送方式下的TTC进行对比计算,并讨论了不同风电场出力情况及风火打捆比例对TTC的影响。结果表明:在既定网架结构下,需要协调考虑风火打捆比例和线路容量,在尽可能多地接纳风电的同时,使系统获得最大输电能力。     

用于海上风电场直流输电的新型变换器

针对永磁直驱风力发电机变流技术的特点,并根据柔性直流输电系统的电压和功率控制要求,提出了一种新型的直流变换器。该变流器采用三电平拓扑结构、内环电流峰值控制,以及适用于三电平Boost变换器电流峰值控制的双梯形波补偿控制方法,经Matlab／Simulink仿真,研究结果证明该变流器具有功率开关电压应力小、电抗器电流脉动小,以及运行可靠、动态响应性能好等优点,适用于海上风电柔性直流输电等大功率、高电压场合。     

海上风电场电能传输技术研究

在结合海上风力发电特点的基础上,本文分析了用于海上风电的交流输电技术、基于PCC的传统直流输电技术和基于VSC的轻型直流输电技术等电能输送及其并网方式的特点,并从经济性和技术性上对其进行分析比较,指出了经济选择范围;同时对风电场内部集电线路的不同布局方式特点及经济性进行了分析,指出了目前最优的经济选择。     

固定储能配比对风电基地外送输电容量的影响分析

从储能系统平抑控制策略和运行方式2方面,探究固定储能配比对风电集中外送输电容量规划的经济性影响。首先对不同控制策略、不同运行方式的平抑风电功率波动效果进行对比分析;其次使用平抑后的风电功率优化规划风电基地外送输电容量;最后,依据外送输电容量优化规划结果,探究不同控制策略、不同运行方式下对外送输电工程的经济性影响。算例表明平抑效果较佳的控制策略对输电容量改善明显,相同控制策略下储能系统在集中运行方式下更能显著改善储能的工作效率,并提高外送输电工程效益。     

海上风电场轻型直流输电的经济性分析

基于轻型直流输电的海上风电工程应用范例,以我国某近海风电工程为实际模型,设计一套柔性直流输电模拟系统,并选配相应的电缆和换流站设备.依据该模型,从传输性能、电能损耗、环境影响、原材料消耗,施下难度与系统造价等7个方面对柔性直流输电系统、传统直流输电系统和交流输电系统进行技术经济性比较与评估.研究表明,相对于其他两种输电技术,柔性直流输电系统传输性能好,电能损耗少,施工难度小,工程周期短,符合环保要求,适于连接近海风电场,是很有发展前途的新型输电技术.     

海上风电多类型直流送出系统拓扑经济性分析

相比于柔性直流输电(VSC-HVDC)送出方案,送端采用不控整流器(diode rectifier,DR)的DR-HVDC方案具有损耗低、体积小和成本低的优点,是未来海上风电送出技术的重要发展方向之一.为了解决黑启动和海上交流电压调控问题,现有的DR-HVDC拓扑主要采用海上平台装设储能、系统增加交流联络线路、送端换流...     

220kV海上风电场混合输电线路工频过电压研究

工频过电压是影响220kV海上风电场混合海缆输电线路安全的重要因素。以我国东部某典型的220kV近海风电场输电系统为例,基于ATP-EMTP对海上风电场系统及其送出的混合海缆输电线路进行建模,对混合线路的空载长线电容效应工频过电压进行了理论分析,分别仿真计算了不同海缆类型、海缆长度、海缆架空线比例下空载容升及单相接地三相断开的工频过电压。结果表明,同等截面下,三芯海缆时工频过电压整体较单芯海缆严重;随着海缆占比增大,混合海缆输电线路由于容升效应导致的工频过电压先增大后减小;对于装机容量为200MW的海上风电场,当海缆长度超过27km时,工频过电压将超过规定的1.3p.u.。     

近海风电项目海缆线路设计选型技术经济比较

通过对国内外海缆产品的比较,参考国内外海上风电海缆输电方案,结合H3项目的实际工程条件,提出了4种海缆线路设计方案。通过技术经济比较,优选出220 kV交流架空-海缆混合敷设方案。     

海上柔性直流送出系统造价水平分析

[目的]研究海上柔性直流送出系统的造价构成及造价水平,为海上柔性直流送出系统的造价管控提供有益的探索。[方法]收集目前已开展的海上柔性直流送出系统设计及造价相关数据,采用统计分析法、费用构成法以及对比分析法等对海上柔性直流送出系统涉及的各项费用进行分析。[结果]给出了海上柔性直流送出系统典型方案的单位容量投资水平以及投资构成,提出了海上柔性直流送出系统造价水平控制的关键因素和要点。[结论]海上柔性直流送出系统的单位容量投资为3 750～4 600元/kW。费用构成比例从高到低依次为设备购置费、建筑工程费、其他费用和安装工程费;系统构成比例从高到低依次为海上换流站、海缆、陆上换流站和其他部分。与陆上柔性直流送出系统对比,总体差异在1.3～1.6倍。     

海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析

  [目的]  海上平台一般均采用海上自供电方案,该供电方式电源形式单一、可拓展性差、抗冲击能力弱、供电可靠性和保障程度低,同时,海上平台的空间非常有限,建设自供电电源投资较高。  [方法]  在对比研究利用岸电交流送电和直流送电方案优缺点的基础上,提出了技术可行、经济性较优的海上平台采用混合直流输电的方案。在此基础上,建立陆地电网侧常规直流、海上平台侧柔性直流的数学模型,结合传统直流的换流器的典型控制方式和柔性直流换流器的典型控制方式,提出混合直流的控制策略。  [结果]  在PSCAD/EMTDC上建立混合柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型,包含近区交流电网、混合直流系统以及海上平台系统的仿真系统模型,并开展建模仿真分析研究,分析近区交流电网、直流系统、海上平台的运行特性、故障特性以及交互影响。  [结论]  研究成果对解决海上平台的安全可靠供电问题具有十分重要意义。     

海上风电集群电能组合输送方式研究

摘要： 江苏如东大规模海上风电场建设工程包括9个潮间带,各风电场分散布局,采用单一的输电方式不仅输电效率低,工程建设资金较高,而且海底电缆对海域资源的占用和施工期对海域环境的影响较大。文中依托江苏如东大规模海上风电场建设工程,研究分散布局的大规模海上风电场集群电能最优输送方式,深入研究了不同输电方式的特性及适用范围,提出了适合分散布局、离岸距离差距较大的大规模海上风电场的电能输送优化方案,并详细仿真研究了电能输送优化方案中的无功配置及过电压水平,提出了在海缆末端并联补偿度为60%~70%的电抗器,能够有效限制工频过电压;限制操作过电压的策略需要根据海上风电场的具体布置具体设计。     

未来西部电网及可再生能源外送输电技术发展方向研究

在全球能源危机与环境污染的背景下,我国开发西部地区风电及太阳能发电等可再生能源,补充未来能源需求,推动能源革命已经刻不容缓。为此,本文针对适应中国西部大规模可再生能源外送的电网发展模式与输电技术来开展研究。本文结合西部电网现状与未来发展规划的调研以及发达国家电网规划的经验启示,提出了西部电网未来发展方向与相关措施建议。通过梳理现有输电技术在国内的工程应用与未来输电技术的发展潜力,指出西部大规模可再生能源外送最重要最具发展潜力的三项输电技术,即直流电网、特高压直流输电与超导输电技术,并对这三项输电技术的未来发展提出建议。     

大型海上风电项目中的集电海缆研究

    目的   从2017年开始广东省海上风电进入了高速发展的时期,随着近海浅水区风电场开发的趋于饱和,近海深水区大型海上风电场的建设即将开始。在整个海上风电的设计过程中集电海缆是极为重要的一环,连接风机与升压站的集电线路通过合理的设计可以有效降低电能损耗,减少项目初始投资,提高运行的可靠性。针对海上风电从常规化向大型化的转变,集电海缆的设计亦需要同步做出调整。    方法   基于此,通过技术经济分析,论述了在大型海上风电项目中采用66 kV集电海缆的可能性。    结果   经过对比分析当风机容量达到10 MW及以上,风电场整体装机容量达到1 000 MW时,66 kV集电系统的技术、经济效果明显好于目前采用的35 kV系统。    结论   虽然目前国内海上风电领域暂无66 kV集电海缆投运的实际案例,但随着海上风电开发容量的不断增加,中国海上风电的集电系统势必会像英国、德国一样,向着更高电压等级的方向迈进。     

基于超导磁储能系统的双馈风机协同故障穿越策略

在大规模风电基地通过高压直流输电远距离送出背景下,闭锁、换相失败等直流故障会在送端产生暂态电压扰动导致风机连锁脱网,严重威胁系统的安全稳定.建立风电外送系统模型,结合过电压下双馈风机的暂态响应分析,揭示了直流闭锁导致双馈风机连锁脱网这一过程的内在机理;进一步地,提出一种基于超导磁储能系统和改进风机控制协同的故障穿越策略...     

含频率控制的高比例风电经LCC-HVDC外送系统的机电稳定性分析

在含频率控制的风电机组经换流器高压直流输电系统（LCC-HVDC）外送的场景中,电力电子设备与同步机交互作用可能产生新的机电稳定性问题。围绕含频率控制的高比例风电经LCC-HVDC外送系统的机电时间尺度稳定性分析,建立了含高比例风电的两区四机系统经LCC-HVDC外送的全系统机电时间尺度模型,充分刻画了低频段内设备之间的耦合特性;研究了不同物理场景下风机的频率控制对直流外送系统送端电网机电振荡模式的影响,并进一步分析了直流输电频率限制控制的投入对系统机电时间尺度振荡的影响。最后,通过两区四机经LCC-HVDC外送系统时域仿真验证了理论分析的准确性。