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CWPE2018主旨发言:上海勘测设计研究院有限公司新能源研究院总工秦东平——《海上风电工程电力输送技术挑战和创新》

2018-11-14 来源:东方风力发电网 浏览数:2829

2018年11月14日上午,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会、中国电工技术学会风力发电技术专业委员会、东方风力发电网主办,江苏中车电机有限公司承办的第三届中国海上风电大会暨风电电气装备高峰论坛在北京四川五粮液龙爪树宾馆隆重开幕。上海勘测设计研究院有限公司新能源研究院总工秦东平在主旨发言环节发表了题为《海上风电工程电力输送技术挑战和创新》的演讲。

   2018年11月14日上午,由中国电器工业协会风力发电电器设备分会、中国电工技术学会风力发电技术专业委员会、东方风力发电网主办,江苏中车电机有限公司承办的第三届中国海上风电大会暨风电电气装备高峰论坛在北京四川五粮液龙爪树宾馆隆重开幕。


 
  上海勘测设计研究院有限公司新能源研究院总工秦东平在主旨发言环节发表了题为《海上风电工程电力输送技术挑战和创新》的演讲:
 
  各位领导、专家上午好,我是来自上海勘测设计研究院新能源院的总工,我院是集团海上风电引领者战略重要的基础支撑单位,我今天主要介绍四个部分:
 
  一是三峡上海院海上风电技术优势;
 
  二是海上风电电力输送基本方式;
 
  三是海上风电电力输送新任务和新挑战;
 
  四是海上风电技术方案。
 
  介绍一下我们院,我们院是目前在全国8个省市都在建设或者已经建设有海上风电场,从北到南主要在辽宁、大连这一块,河北乐亭这一块,江苏灌云、上海,福建、广东这些区域,还有浙江。我院是唯一在全国8个省市经营海上风电勘测业务的设计院,我原来有多项第一,包括大家知道的亚洲第一座海上风电东亚大桥就是我院设计的。第一座台风去大容量海上风电场、第一座海冰区域海上风电场、第一座岩溶区低风速海上风电场、第一座深远海飘浮式风电场。
 
  讲一下电器领域主要做了这么一些工作,这是欧洲的风电,环网结构,而且是不变的,我们第一个做了36kV环网设备来实现风机间的连接,增加可靠性和维护便利性,第一个完成了海蓝穿越大堤,第一个提出了海上升压站低压双分裂。第一个将3×1000的大界面220千伏海缆运用于海上风电电力输送。第一个设计建设220千伏全功能集成式的。
 
  海上风电讲一下目前的电力基本输送的方式。


 
  目前来讲我们主要有两种方式,一种是采用35千伏海缆+路上升压变电站,这个是我们东海大桥的布置,主要方式就是它的特点占有海域比较大,但是如果离岸比较近投资也比较省。
 
  第二种就是35千伏海缆+海上升压变电站+110千伏/220千伏海缆送出+海上集控中心,一般来说我们路上如果小于20公里的就是基本的动态SVG,如果你是20公里以上还要加高抗,如果40公里以上可能就两端加高抗,就是海上跟陆上都要加高抗。
 
  这个是我们菩提到的乐亭风场,这是华能灌云的项目,这个是我们大连三峡的庄河三。这个是陆上集控中心,我刚才讲了如果是采用第二种方式都会建立一个陆上集控中心,主要是把海缆送上来以后陆上还要装SVG,还要有些控制设备,包括跟电网的通信设备,包括这个区域一般还要建有生活区,面积可能要到100-120,投资可能在七千万左右。
 
  我讲一下下一步可能面临的新的电力输送新任务和新挑战。
 
  第一个是海上风电集中连片开发,连片开发目前有些业主已经争取到这个项目,就是几个风场在一起都是一个业主开发,比如说三峡右上角是长乐项目,右下角是漳浦,左边是广西会州。国家也是鼓励海上风电集中连片开发,利用连片的优势突出规模效益来降低投资。
 
  第二个是远海风电项目,远海风电项目目前也已经出现,比如说一个是三峡如东黄洋沙项目,三峡大丰二期项目,这些项目是远海风电项目也在出现,对于我们电力输送提出新的挑战。
 
  传统的挑战就是我们感觉一些第一方面就是建设条件,因为我们院从南到北碰到的问题比较,体会比较深,比如征地,在福建东南区域征地比较难,海域使用,还有渔业补偿,因为有渔业资源要补偿费用比较高,生态、特殊环境条件,比如海冰和台风,还有特殊地质条件,比如浅覆盖,覆盖层很薄,比如北方还有溶洞。还有经济性要求,主要是电价的退坡机制,今年国家能源局47号文也是2019年开始供电项目都要采取竞争性资源配置和上网电价的竞争,所以经济性要求将来电价如果要降肯定也会传导到我们电器输送设备上去。还有就是技术标准滞后,实际上是技术标准不成体系,目前在设计,包括验收施工一些安装方面没有标准可依,这些都是我们的条件。
 
  下面讲一下海上风电电力输送创新技术方案,可能也是为了应对我们的一些新的任务,或者目前我们在近来性方面建设条件上碰到新的问题,采取的一些方案。
 
  一是高压大截面海缆的应用。目前我们的220海缆最高用到3×500,但是这一步还没有很好的往前跨,目前我们的生产能力可能已经达到3×1000,几个主流厂家的形制实验也已经覆盖到3×500的规格,所以我们把海缆的投资也会省下来。大截面海缆辐射能够有一些辐射,比如这里看到建缆1号,启帆9号,源威8号都具备这些能力,这也是我们今后要进展的方向。
 
  二是建设优化。目前我们的体量、重量都有所减少,一个30万的在2800万左右,就是布局以后把体量减少,把重量减下来,降低投资。还有海上升压站安全性和规范化优化设计,主要我提了这么几个方面:通风系统设计、优化被动放火系统设计、包括便点电缆敷设在专用电缆通道内、采用船用电缆或A级阻燃电缆,海缆缠防火包带、设置独立配电间、采用H-120级防火藏壁等等。
 
  三是创新海上风电电厂集控模式,建设全功能集成式海上升压站。这是我们福建新发湾风场,这是一期工程,二期工程就是红色这些工期,将来根据规划从建设一个海上升压站,通过两回送到陆上集控中心再送到电网,但是目前实际我们在做的时候发现一个很大的问题,就是陆上的集控中心根本选不到位置,当地给了我们这么几块地方,黄色区域是建设条件好,但是属于基本农田,绿色区域在山顶上,开发量巨大,唯一的一块蓝色的属于裸地,拍一些照片,发现这么一个情况,这个建设情况比较差,我们做了一个方案,变配楼可能不规则,这个我们估算了一下,这个投资可能要增加,一个2500万左右,一个就是山坡这一侧可能要进行护坡,还要进行护岸。另外一个征地的时间也配合不上我们工程的进度,所以我们就是目前想了一个办法,因为三峡集团目前在做区域的集控,所以我们大胆做了这么一个方案,就是把陆上的集控中心取消掉了,海上建一个集成式的,主要的问题当然电器设备比如说SVG当时认为这个体量比较大,放上去可能引起平台重量非常重,我们经过优化可能在3500吨左右,国内的吊装能力完全能够满足。另外就是SVG落上面就是防腐问题,所以设备的耐久性问题,另外如果说模块我们设想就是某个模块采用并联+并联开关,实现N-1或者N-2的备用,这是我们三峡集控中心服务于整个福建区域。这样可能出现一种新的模式,这个投资我们算了一下可能要省六千万左右。这是江阴集控中心现在直接接电网了,没有陆上集控中心这一块。这是一个新的模式,
 
  四是规模化连片开发电力输送创新技术方案。这是福建漳浦六鳌的,由于时间关系我这个技术也不讲的太多,我们这个是百万千瓦的海上升压站,是一种分布式小型的升压站,通过这样一种方式送出,通过四回海缆送出,这个是主要的线路。
 
  五是远海电力输送,远海电力输送一定会讲到到底是交流还是柔性直流,这里可能要说一下,从这张图仅仅是个成本经济性的考虑,主要是两个因素,一个是交流的变电站成本,还有一种是柔性直流换流站的成本,还有就是直流缆和交流缆的成本,目前来说交流肯定比直流低的多,但是直流缆的成本比交流要省很多,所以有这么一个特点,如果离岸比较近总的成本还是交流要省一点,但是到一定距离以后,柔性直流就相对来说投资会比交流少一些。但这个仅仅是经济性方面,还没有考虑运维成本、可靠性、设备耐久性这些。这个距离我们因为在做一个大风的风场,前面做了一个柔性直流的可行性分析,这个成本目前按照国内的换流设备的成本是一个基本概念,所以到底是直流交流可能某个项目还要具体分析。
 
  举个例子,英国的风场120万装机,2020年建成,目前在建,建了三个海上实验站,中间60公里处建立了海上高扛的补偿站,这样分析下来可能比柔直更便宜,所以这是英国的方案,交流方案在百公里左右并不是不成立,这肯定要注意。
 
  柔性直流,柔性直流这是一个示意图,就是大型海上风场建交流的升压站,几个升压站用一个换流站,高压轻型的换流站,通过直流接入海缆再接入电网。一个案例就是德国的Merwind这么一个方式,接的换流站跟另外一个工厂合用的576兆瓦的海上换流平台,是这么一个情况。这是德国的北海区域的这么一些风场,包括柔直换流站,柔直电缆的布置图,目前在德国已经建了有7座,在建有3座,这么一个换流站,但是他这个换流站可能有个特点要介绍一下,一般的换流站一个区域几个风场,比如说有五六个风场,可能建1-2个或者2-3个换流站,换流站在交流侧,就是在风场接入的交流侧,一般是155千伏交流侧是留着备用的,所以某个换流站一般某年有十天计划停机的时间,当然计划外的停机时间比较少,只有几个小时,因为换流站和风场的投资商不是同一个,所以两个之间有一个协议,一般来说输电承包商对风场承诺可用率是95%这么一个特点。
 
  欧洲风场的换流站主要考虑对称单机布置也有双机的布置,当然因为几个换流场靠在一起,所以可靠性也是有保障的,这就是刚才我讲的到底交流还是直流在百公里左右可能也是具体项目具体分析,目前我们也在针对一些项目做一些研究,包括三一集团也在做一些科研,下一步可能会有一些海上的柔直工程会出现。我的汇报就到这里,谢谢大家!
 
  (发言整理自现场速记,未经本人审核)

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