东海大桥海上风电开发的经济性分析

随着海上风电技术的日趋成熟,海上风电已成为世界风电行业发展较快的领域。我国海上风电资源十分丰富,东海大桥100MW海上风电场的建设是我国第一个海上风电项目。对东海大桥海上风电项目中陆上风电与海上风电的发电小时数、海上风电造价结构和运行成本构成作了比较。通过经济性分析,对我国海上风电发展的前景作了展望。     

远海风电输电和制氢经济可行性分析

远海风资源丰富,可用于发展更大装机容量的风电场,具备发展氢储能应用的潜力.输电工程和制氢工程是远海风电开发利用的2种途径.首先建立了远海风电输电工程的全寿命周期成本模型.其次,推导了质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解槽能量效率的计算过程,基于PEM电解槽的"功率-效率"特性模型,...     

海上风能岸上制氢的经济可行性分析

我国沿海地区经济发达,能源需求量大,探索海上风电制氢为其他行业供能具有现实意义。比较了海上风电输电上岸后的两种利用模式：1)风电售电模式;2)风电制氢模式。首先通过比较碱性(alkaline, ALK)电解槽和质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解槽的工作特性,建立了制氢系统产氢量模型。其次,建立两种模式的经济分析模型;最后,结合净现值和平准化制氢成本比较了不同风能利用模式的经济性。结果表明在当前技术情景下,氢价取46.93元/kg、风电上网电价取0.531 8元/(kW·h)时,风电制氢模式比风电售电模式更具有经济性,氢价是影响制氢模式经济性的最大因素,而氢价取决于未来氢市场的供需关系,不确定性较大。     

极端风暴下的海上风电制氢联合运行系统爬坡控制策略

全球气候变暖导致海域极端风暴事件频繁发生,引发海上风电大规模爬坡,影响岸上主网的安全运行。通过电解制氢系统,海上风电制氢联合运行系统将富余风电功率转换为氢能,降低了弃风率和弃风惩罚成本;同时,可以出售氢能获利,提升了经济效益。提出了一种考虑风电不确定性的爬坡控制策略。首先,比较了传统风电场与风电制氢联合运行系统在极端风暴下的爬坡特性,分析了风电制氢联合运行系统的爬坡抑制特性;然后,使用机会约束规划方法构建了考虑源-储-荷运行特性与海上风电不确定性的爬坡控制模型,通过求解爬坡控制模型给出了爬坡控制策略;最后,基于客观权重赋权法(criteria importance though intercrieria correlation, CRITIC)-优劣解距离法((technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)综合评价模型对不同置信度下系统附加运行成本与不确定性资源投入率进行分析,得到最佳置信度。仿真结果表明,同样采取并网功率爬坡控制的情况下,海上风电制氢联合运行系统的综合运行成本(29.87万...     

3种制氢技术路线的经济性分析*

为分析不同制氢技术路线的成本,选取了天然气制氢、石油制氢、电解水制氢3种制氢方式来测算制氢成本。其中,天然气的制氢成本最低,石油制氢的成本最高。分析了3种制氢方式的成本组成,发现制氢成本的主要部分都是原料/电力成本。讨论了原料/电力成本、设备投资、碳税税率3个变量对氢气价格的影响,得出原料/电力成本对氢气价格的影响远大于设备投资、碳税税率的结论。     

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。     

考虑尾流效应的分布式海上风电制氢集群容量优化配置

离岸海上风电制氢是中远海风力资源利用的重要方式,而分布式风电制氢机组由于无须集中汇流与大规模平台搭建,成为学界业界重点关注的技术路线。然而,受风场尾流效应影响,分布式风电制氢集群不同机组之间的运行状态相互耦合,制氢能力存在差异。文中提出考虑尾流效应的分布式风电制氢容量优化模型,基于机组协同控制对电解池容量空间分布进行优化配置。算例选取中国江苏省海域实际风源数据进行研究。首先,考虑尾流效应的风电制氢机组的协同控制可有效提高约3.05%的年期望制氢量。进一步,相比于电解池容量空间均匀分布方案,文中所得出的边缘大、内部小的最优容量空间配置方案可降低海上风电制氢的平准化制氢成本,验证了所提优化模型的有效性。     

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...     

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。     

风氢耦合发电技术研究综述

风氢耦合发电已成为一些发达国家解决风电上网"瓶颈"问题的重要手段。文中阐述了风氢耦合发电的概念和结构,并在总结风氢耦合发电相关国际研究动态和成果的基础上,为中国风氢耦合发电技术的发展提供了建议。首先,介绍了风氢耦合发电技术的发展历程,通过对典型风氢耦合发电结构的介绍,引出风氢耦合发电的概念和特点。然后,总结了风氢耦合发电技术在一些发达国家的发展概况和研究进展,并提炼出现阶段风氢耦合发电研究中的关键问题和相关研究现状。最后,结合中国的能源战略和电力发展现状,对风氢耦合发电技术在中国的发展潜力和应用形式进行了探讨。     

基于氢能经济的电网大规模风电消纳模式

为提高大规模风电接入未来电网的风电消纳能力,基于电解制氢技术将氢能经济引入电力系统以期促进弃风消纳.参考虚拟电厂的概念设立虚拟制氢中心,组建由虚拟电厂和虚拟制氢中心构成的虚拟弃风-制氢联合体,在对氢气负荷进行简单分类的基础上,考虑新能源弃电过网费减免政策,建立以典型日运行成本最低为目标的虚拟弃风-制氢联合体经济调度模型...     

海上风电重力式基础结构灌浆工艺

重力式基础分为混凝土沉箱式和重力基座式2类,安装过程中都需要采用高强度化学浆体进行灌浆,以保持基础结构在后期运行的稳定性和安全性。基于重力式基础结构特点及其适应情况,分析研究重力式基础施工步骤和灌浆工艺。重力式基础一般需进行二次灌浆(地基与基础之间、塔筒与基础的连接部位依次灌浆),才能保证安全稳定运行。     

风电接入对海上油田平台电网稳定性的影响

孤立电网接入风电可以节约燃料,降低运行成本。受风电特性的影响,风电穿透功率使电网在节约燃料的同时,也对电网稳定性造成了很大的影响。文章建立了包括燃气轮机在内的电网模型和多极永磁同步风力发电机模型,评价了由燃气轮发电机供电的海上油田平台孤立电网接入风电时的电网稳定性,并通过仿真研究了该海上油田平台孤立电网接入风电的最大穿透功率。PSCAD/EMTDC的仿真结果和中国海洋石油总公司建造的海上风力发电站的成功并网均表明,文中的平台电网能保持电网频率和负荷电压在规定的范围内。     

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。     

基于电流源换流器的混合型海上风电直流输电系统

基于二极管整流器(DR)的海上风电并网方案能大幅降低投资成本,但其控制和启动问题难以解决.主动换相型电流源换流器(CSC)具有较高的功率密度和较强的控制性能,但成本相对较高.文中提出一种基于DR与辅助CSC混合级联的海上风电直流输电并网系统,既能实现海上平台轻型化,又能解决DR的控制和启动问题.首先,对拓扑结构和数学模型进行分析;然后,提出海上风电并网系统的稳态控制策略和黑启动控制策略,并基于PSCAD/EMTDC进行仿真验证;最后,对所提方案进行经济性分析.结果表明,混合级联型海上风电并网系统能平稳完成风电场黑启动,具有良好的稳态特性,并能适应风电出力的波动.     

面向海上平台轻型化的跟网型中频远海风电场直流送出方案

海上风电具有广阔的发展前景,而可靠、高效的大规模远海风电并网系统是开发海上风电的关键技术.针对远海风电直流送出系统的海上平台轻型化问题,提出一种跟网型中频远海风电场直流送出方案.该方案采用跟网型风电机组,直流系统的整流侧和逆变侧都采用模块化多电平换流器(MMC).首先,从拓扑结构和控制系统2个方面对该跟网型中频方案进行了描述;接着,就海上风电场交流系统运行频率对风电场及其直流送出系统的影响进行了分析,包括对变压器、交流电缆和MMC等的影响.基于±320 kV/1000 MW海上风电直流送出系统,分析了100 Hz跟网型中频方案的技术经济性,包括关键电气设备的主回路参数、海上交流电缆造价、海上平台造价、风机造价、交流电缆损耗和整流站阀损耗、交流电缆输电能力.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了跟网型中频方案的电磁暂态仿真模型,验证了该方案的有效性.     

海上风电场集电系统全寿命周期成本分析

对两种常用的海上风电场集电系统网络拓扑结构进行研究,从全寿命周期角度建立了其总成本模型,并提出了放射形结构拓扑复杂多变、环形结构运行方式多样条件下的集电系统运行成本与维护成本的计算方法。算例分析以一个典型的近海风电场为例,从全寿命周期成本的角度对其集电系统进行优化,结果表明在现有电气设备成本条件下,环形结构在风电场运行16年之后表现出一定的优势。一组灵敏度数据从不同海缆故障率、海缆单次故障维修成本对集电系统全寿命周期成本的影响进行分析,为后续海上风电场集电系统设计提供指导意见。     

应用于海上风电的高拓展性升压变换器

由于现有直流升压变换器在应用于海上风电等的大功率场合存在拓展性较差、控制策略复杂等问题,本文提出了一种基于增益单元的高拓展性升压变换器。通过基于现有直流变换器特性和电容的安秒平衡原理,对现有直流升压变换器的输入相数和增益单元数进行拓展来增强其拓展性,同时采用开关管端的同步控制方式来减少控制系统设计的复杂度。经过理论分析,所提变换器具有较高的拓展性,同时能简化控制策略的设计,满足大功率直流变换场合需求。最后,基于PSIM建立了一个2.5 MW的仿真模型和一台功率为1.2 kW的实验样机验证了理论分析的正确性。