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日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉:海上風電輸電及并網(wǎng)技術與工程實踐

光伏們發(fā)布時間:2021-11-16 14:25:29

海上風電直流和交流比有幾方面優(yōu)勢:第一,損耗比較低,高壓直流柔性直流損耗不斷降低,現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下,閥損耗降到0.6%以下。尤其遠距離送電時,損耗可降低一半以上。

另外,穩(wěn)定性也非常重要。柔性直流可以提供較好的電壓和頻率支撐,這是交流和傳統(tǒng)直流沒有的。另外海上風機組合陸上電網(wǎng)安全解耦,一方出現(xiàn)故障的時候不會影響到另外一端,海上風機出現(xiàn)故障不會影響整個電網(wǎng)送電。

目前海上風電大概三分之一通過高壓直流送出,每個GW小時可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領先的企業(yè),這方面我們有豐富的經(jīng)驗,60年前我們發(fā)明高壓直流技術,在全球參與的超過120個高壓直流工程,柔性直流也有20年歷史,全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績?,F(xiàn)在正在實施的,有2024年的900GW,320千伏。

——日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉

2021年11月16日,中歐海上風電產(chǎn)業(yè)合作與技術創(chuàng)新論壇在鹽城召開。

日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉出席論壇并作《海上風電輸電及并網(wǎng)技術與工程實踐》主旨演講,以下為發(fā)言實錄:

尊敬的各位嘉賓上午好!非常高興來參加中歐海上風電產(chǎn)業(yè)合作與技術創(chuàng)新論壇!日立ABB電網(wǎng)有限公司是一家日立和ABB合資企業(yè),主要業(yè)務是電網(wǎng)建設和發(fā)電運維等各方面一些業(yè)務。

在2050年新型能源碳中和邁進過程中,我們電力將會在整個能源系統(tǒng)中提供重要支撐作用,這主要體現(xiàn)在三個方面:1、發(fā)電側、化石能源向可再生能源轉換,這里面電力起到非常重要作用。2、用戶側,電氣化,工業(yè)交通樓宇和電氣化水平不斷提升。3、和電有關的、互補的一些能源產(chǎn)業(yè),包括能源載體,包括制氫、儲能等各個方面。

我們預計到2050年,電力在整個能源需求側會占到50%以上,所以提高電氣化的效能、促進主要能源電氣化轉變這是非常重要的方面。未來能源系統(tǒng)我們認為實現(xiàn)碳中和的目標,實現(xiàn)大規(guī)模利用,一個能源平臺,一個數(shù)字化平臺。日立ABB專注于能源平臺這個方面。

海上風電技術,持續(xù)發(fā)展過程當中第一個就是風機容量在不斷的加大,現(xiàn)在已經(jīng)有15兆瓦風機正在投入運行。同時它的機電系統(tǒng)我們可以做到66千伏都是比較成熟的技術。另外損耗也在不斷減少,還有一個它的布局也在發(fā)生比較大的變化。

第二個方面,我們講機電協(xié)同,66千伏變壓器開關都是非常成熟技術,另外交流海上升壓站現(xiàn)在變成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),基本上標準化設計,我們還可以做預知解決方案。

第三方面,為了促進設備可靠性,數(shù)字化變電站概念,用在海上交流變電站方面。

第四方面,懸浮式技術,我們做電氣設備,從電氣設備角度不管海上變電站還是風機里面電氣設備,我們都有比較成熟的技術。

最后一個方面,高壓直流送出,66千伏風機可以直接送到直流換流站送到岸上,另外現(xiàn)在2GW大功率輸送,我們技術也相對比較成熟,有時候受一些電纜制造影響,但是從電氣設備上是比較成熟。另外,在2GW的以上送出方面,我們還是推薦雙極拓撲結構,可以減少電網(wǎng)發(fā)電沖擊,同時保證電力送出實現(xiàn)最大化。

這是海上發(fā)電技術比較大的變化,從風機側通過66千伏機電系統(tǒng)可以直接送到海上升壓站,再通過高壓直流通道通過海纜送到陸上換流站,然后電氣可以接到交流電網(wǎng),避免原來風機一些風險。

海上風電和交流比最大優(yōu)勢:

第一個,這個損耗比較低,尤其遠距離送電時候,損耗降低一半以上。另外柔性直流可以提供比較好的電壓和頻率支撐,這可能是交流和傳統(tǒng)直流沒有的。另外一個海上風機組合陸上電網(wǎng)安全解耦,一方出現(xiàn)故障的時候不會影響到另外一端,海上風機出現(xiàn)故障不會影響整個電網(wǎng)送電。

目前海上風電大概三分之一通過高壓直流送出,每個GW小時可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領先的企業(yè),案例就是海上風電送出當中,2000年,我們第一個在丹麥叫7個GW,10.5千伏;在2011年400個GW,150千伏;2015年的時候,800GW,320千伏。這些都是投運的實現(xiàn),2017年的時候做了一個916GW,320千伏的。當然現(xiàn)在正在實施的還有2024年的900GW,320千伏。

所以,這方面我們有豐富的經(jīng)驗,高壓直流本身原來是日立ABB發(fā)明,60年前我們發(fā)明高壓直流技術,在全球參與的超過120個高壓直流工程,柔性直流也有20年歷史,全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績。

海上直流輸電大家講了,還有一些很多的特點,一個可用率非常重要,風場建完以后,可用率低就是浪費,電發(fā)不出來。

第二個,損耗,高壓直流柔性直流損耗不斷降低,現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下。閥損耗降到0.6%以下,穩(wěn)定性也是非常重要。因為電力電子加上風機產(chǎn)生很多諧波,我們有成熟技術抑制高頻振蕩,實現(xiàn)整個無振蕩的連接。

另外一個方面,海上平臺造價非常高,所以海上平臺小型化,也是我們一直研究一個方向。目前典型的案例,一個GW的海上風電它的直流平臺能做到8000噸以下,這個遠遠低于我們競爭對手和同行業(yè)的水平。

我們在2GW現(xiàn)在正在做一些技術準備,我們還是希望采用這種雙級支撐,如果一個極出現(xiàn)故障,另外一個極送出計劃,不會讓整個發(fā)電場停下來。這方面通過雙極結構,對當?shù)仉娋W(wǎng)沖擊也會最小化。

另外就是在設計的時候,有幾個參數(shù)比較重要,最重要度電成本和初始成本,我們做一個優(yōu)化。其中損耗、高性能是非常重要參數(shù),因為直接影響到整個項目的回報。

第二個就是系統(tǒng)拓撲選擇,什么容量、什么電壓下選擇什么單極、雙極,對后續(xù)影響也是非常重要。

第三個部分,系統(tǒng)設計,過電壓等等,海上風電我們作為發(fā)電廠看待,與電網(wǎng)還是有很大的區(qū)別,從控制保護等各個方面。這一塊也是在決策時候也是非常重要的一個方面。

核心設備的選擇,高可靠、低損耗和緊湊,這個也是關鍵點。海上風電如果需要更換一個設備或者做維修,估計最低也要100-200萬元。設備可靠性非常重要。

另外一個全生命周期成本,我們設計閥、設備都是30年。振動需要非常復雜的技術進行計算和模擬,另外在中國考慮地震影響,抗震能力和抗海浪潮汐能力是兩個矛盾一件事情,所以這方面需要很多技術保證整個設備運行30年。

平臺小型化的設計,這里面除了整個的設備優(yōu)化,還有新技術。我們現(xiàn)在把平臺所有的開關設備都做成氣體絕緣,降低整個項目造價和投資。

第二個,通過新能源高效并網(wǎng)與交易支撐,實現(xiàn)歐洲綠色發(fā)展。

因為新能源間歇性還有很多特點,需要一個有效的系統(tǒng)來保障整個能源的供應。另外一個方面,提高基礎設施的利用率非常重要。所以這里面有幾個技術:1、多端直流技術。2、直流斷路器技術。3、直流電網(wǎng)保護,它和電網(wǎng)不太一樣,發(fā)電作為一個能源島,一個不同的終端也有很多技術在里面。4、高壓直流所有的電氣設備,我們叫氣體絕緣化,減少占地面積。

這就是歐洲我們參與一些案例,在歐洲剛才講到在蘇格蘭水電輸電公司他們基于兩端一個直流項目,未來再擴三端,五端直流,相當于多端高壓直流聯(lián)網(wǎng),這樣加大電力供應的安全,同時幫助能源之間的傳輸,有利于降低溫室氣體效應。5個系統(tǒng)整個控制和保護系統(tǒng),還是要求很高的,包括整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要很多的研究在里面。

我們的目標還是和大家一起,通過我們的技術創(chuàng)新和業(yè)務模式的創(chuàng)新,構建綠色能源系統(tǒng)共同享受低碳美好未來,謝謝大家!

(北極星根據(jù)速記整理,未經(jīng)演講人審核)

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