远海漂浮式海上风电平台用动态海缆的发展

漂浮式海上风电平台用动态海缆作为浮式风机与静态海底电缆间的连接设备,是实现近远海风能资源开发、远距离输送以及规模化利用的关键装备.文中按照动态海缆系统的开发脉络,从动态海缆"干式"与"湿式"结构对比、抗水树绝缘材料开发、电缆附件相关技术、动态海缆失效因素、试验方法以及工程应用等方面,全面综述了动态海缆的技术发展现状.特...     

我国远海风电送出输电技术及典型方案

输电方式的合理选择对实现深远海风电经济高效送出具有重要意义。我国海上风电资源开发逐渐呈现远海化、规模化的发展趋势,海上风电送出的输电成本相应上升。对当前国内外海上风电送出工频交流输电技术、柔性直流输电技术和低频交流输电技术的应用现状及特点进行了全面总结和分析;结合我国海上风电相关规划和海洋资源情况,按照海上风电规模化、集约化开发的指导思想,分析提出未来远海风电送出的输电规模、离岸距离等多个研究场景;综合比较海上平台设计、关键设备制造能力以及技术经济,研究提出各送出场景下可行的海上风电输电技术及其典型技术方案,可为未来国内各区域远海海上风电送出输电方式的优化选择提供参考及借鉴。     

海上风电机组格构式浮式基础结构优化及响应分析

面对日益严峻的环境问题,优化浮式基础结构形式成为海上风电降本增效的一大途径.对一种具有双重抗摇摆机制的新型格构式浮式基础进行结构优化,通过格构式塔架不同布置形式的参数化分析,寻找最适合格构式浮式基础的系杆布置形式,同时对优化后格构式浮式基础进行水动力响应分析,验证优化方案可行性.结果表明:在格构式系杆布置方面,斜向系杆...     

模型试验技术在海上浮式风电开发中的应用

随着能源需求的逐步增大,海上风电场建设需要5 MW甚至更大功率的海上风力机,固定式基础已经无法满足设计要求,浮式风力机的研究成为新的热点。介绍国际上已建成的2处海上浮式风电机组样机的概况,对比不同浮式基础结构的性能,分析各国模型试验的特点,探讨试验研究的关键技术,提出适合于我国海上浮式风电机组理论和试验研究的建议,为我国未来建设更大规模的海上浮式风电场提供了理论依据。     

海上浮式风机基础设计综述

文章介绍近年来我国海上风电相关政策,调研、总结全球浮式风机项目的现状和浮式风机基础结构的相关参数,对比海上浮式风机不同基础型式的性能,并分析海上浮式风机基础的研发方向。     

国际可再生能源署:海上风电增长潜力巨大

正本刊讯国际可再生能源署(IRENA)认为,由于新发明使海上风电开发成本降低,海上风电装机容量在未来十五年内可增长650%(从1300万千瓦增至1亿千瓦)。该机构指出,更大的风机叶片和更复杂的浮式平台使海上风电场的建设向远海处延伸。事实证明,远海地区风力更大且发电量更高。基于此,IRENA预     

大容量远海风电柔性直流送出关键技术与展望

大容量远海风电集中送出能够有效降低开发成本,柔性直流输电作为远海风电的主要送出方式具有广阔应用前景。全面论述了大容量远海风电柔性直流送出关键技术与展望,首先介绍了远海风电交、直流典型送出方案,对比了交、直流送出方案的经济性;接着介绍了±500 kV/2 000 MW海上风电直流送出关键技术,从整体技术方案、可靠性、接地方式等方面对比了对称单级接线系统和双极接线系统的特点,分析了海上风电场66 kV无升压站汇集带来的新问题;指出了大容量远海风电送出技术在直流海底电缆、新型送出方式、智能化运维、控制保护、海上换流平台轻型化等方面的发展方向与挑战。     

远海风电送出技术应用现状及发展趋势

远海风电高效可靠送出是实现中国能源转型和保障能源安全的重要载体。针对远海风电直流送出,结合工程实践全面论述了海上风电直流的应用现状和存在问题,指出了海上风电柔直小型化的主流方案和海上风电直流组网的发展趋势。同时对近期研究热点二极管整流送出方案进行了梳理,明确了降低全控设备器件数量是基于跟网型风机二极管整流送出亟待解决的问题,多构网风机稳定运行和自启动是实现基于构网型风机二极管整流送出亟须解决的问题。结合世界首个低频输电工程,介绍了海风低频的2种拓扑技术。最后对远海风电送出各技术方案未来的应用场景进行了展望。     

漂浮式海上风电变压器的设计应用分析

传统的固定式风机变压器技术已无法满足水深超过60m的深海远海海上风电开发需求，并且随着海上风电发展技术的完善，现阶段漂浮式风机变压器设备的需求和应用也越来越迫切。与此同时，漂浮式变压器也面临着严苛的海上运行环境，需承受高于固定式10倍以上的倾斜振动载荷等，对内部的运行提出了挑战。本文主要以“三峡引领号”漂浮式海上变压器为例，分析研究影响漂浮式干式变压器的物理因素，以及漂浮式海上干变的设计方案和解决方法。还分析水冷却器等重要组件在海上风电变压器的设计，这对海上漂浮变压器的推广具有重要意义。     

远海岸海上风电输电方式技术经济分析

全球海上风电呈现远海化、规模化、集群化趋势,远海风电输电方式选择至关重要。考虑海上风电场规模、离岸距离等因素,采用等年值法,结合14种远海风电典型场景,从技术性、经济性两个维度,对高压工频交流、柔性直流、低频交流等3种海上风电输电方式进行对比分析。研究表明,工频交流输电技术在中小容量、中远距离海上风电送出应用场景具有技术、经济优势,柔性直流输电技术应用于大容量、远距离海上风电送出场景时经济优势凸显。同时,对35、66 k V交流汇集-柔直送出两种方案进行比较,指出66 k V汇集无海上升压站-柔直方案更具经济性,进一步缩短了交直流输电方式等价距离,并给出典型场景海上风电输电方式选择建议,提出了远海岸海上风电送出方式选择指导意见。     

Marine electrical power industry with renewable energy carriers. Part 1. Wind and wave turbines of offshore power plants

The paper is devoted to offshore wind and wave power plants as an alternative to fossil hydrocarbon power engineering. It reports classifications and an analytical survey of the state-of-the-art of main types of offshore wind and wave turbines. The features of horizontal and vertical axes turbines constructions are described. Comparison of these two types of turbines has revealed the vertical axes design advantage since their height is two to three times less and its stability, accordingly, is higher. This allows expensive concrete tower constructions to be avoided and floating pontoons to be used, which is especially important for deep-water areas. The advantages of a two-contour wind turbine consisting of a fixed stator and a rotor directly connected with an electrical generator are highlighted. Due to the special “soaring in air” block construction of the turbine, the pressure on the seabed foundation is considerably reduced, allowing all the supporting structure for a floating pontoon to be replaced. The designs of wave turbines with direct and indirect operation are considered as well, the principles of harnessing marine wave energy are discussed and industrial prototypes of power plants of foreign firms are presented. With the help of analytical expressions, the evaluation of power performances is executed and a comparison of the power density criterion of wave energy with other kinds of renewable energy is indicated. It appears that the energy density of sea waves is an order greater of similar magnitude of wind and solar energy. On the basis of the idea of floating structures, the principles of designing hybrid and cluster offshore wind and wave power stations are suggested, where, with the help of power electronics and information technology, the electric energy of separate turbogenerators is integrated into a marine power pool system with HVDC underwater cable transmission to the consumers of a continental zone.     

海上风电直流汇集DC-DC变换器拓扑与控制策略分析

海上风能资源丰富,大规模远距离的海上风电是未来风力发电的趋势。作为风电直流汇集传输的核心设备,适用于高压大功率的DC/DC变换器研究尤为重要。已有的DC/DC变换器大多工作于中低压小功率环境,为此文章介绍了海上风电DC/DC变换器的技术需求,详述了适用于海上风电直流汇集的模块组合式DC/DC变换器拓扑结构、子拓扑结构、控制策略,总结分析了模块组合式DC/DC变换器需进一步研究的内容,为其应用于海上风电直流汇集提供了参考。     

“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。     

大型风电机组和电力系统联网及相关问题

为了解决能源供应和二氧化碳排放等问题,实现可持续发展,风能是人类近期最有可能大规模开发和利用的可再生能源。介绍当前主要存在的风力发电机系统及其控制,随着风力发电的迅速发展,大容量的风电场联网运行是必然趋势。以丹麦某计划建设中的海上风电场为例,讨论风电场可能采用的联网方式。以ABB公司所做的德国某海上风电场的联网案例来对比分析直流联网和交流联网的各自特点。分析了风力发电机组联网后与电网间的相互影响的问题,从电力系统的角度而言,如果风能将不再被视为一个“不重要的”能源,那么,就需要考虑风力发电机组对于电力系统稳定性、电能质量和系统建模的影响;从风机保护的角度而言,需要考虑电力系统发生故障时,风力发电机组对电力系统的暂态响应。     

海上风电送出与就地消纳技术差异综述

在“碳达峰”与“碳中和”承诺背景下,海上风电凭借其高利用小时数、资源蕴含总量丰富等特点得到迅猛发展。然而,海上风电输电存在高成本、作业难度大、施工不便等问题。海水淡化技术凭借其灵活运行特性可有效适应风电波动性,采用海上风电就地消纳进行海水淡化能够提高风电利用率并简化输配电环节,可为海上风电应用与发展提供全新思路。文章结合海上风电并网方式与海水淡化系统工艺结构,分别剖析了海上风电输电与淡水输送的工作原理。再综合考虑输送容量、输送距离、输送建设成本等7个方面的性能指标,整理了海上风电输电与输水系统在技术与经济方面的差异。针对海水淡化技术的灵活性与经济性等优势,论述了海上风电驱动海水淡化技术在新能源消纳、工业清洁化与风电多元化发展等方面的应用前景。     

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。     

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。     

台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法

随着我国海上风电装机容量不断增加,经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下,海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间,海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开,导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题,提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间,通过合理安排储能和充放能,有效平抑了风电波动性;而在台风过境期间,通过合理使用混合电氢储能,缓解了海上风电输出骤降,减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

海上风力发电场开发现状及趋势

阐述了开发海上风电场的优势及当前海上风电场的开发现状,研究了海上风电场的风电机组设备和支承结构,分析了海上风电场的发展趋势及前景。可为国内外从事新能源研究及开发的工作者提供素材及拓展思路。