海上風電相比陸上風電在土地開發(fā)、成本消納和風能利用方面有更顯著的優(yōu)勢。隨著近海資源的開發(fā)，風電資源好的遠海風電得到越來越多重視，海上風電呈現(xiàn)出中遠海、大機組、大規(guī)模集中開發(fā)的特點，對海上風電的并網(wǎng)技術提出了更多的要求。
——國網(wǎng)江蘇電科院繼保自動化技術中心副主任 李鵬
     主辦的“第二屆海上風電創(chuàng)新發(fā)展大會”在南京召開。大會聚焦海上風電技術降本、深海探索、自研自主、產(chǎn)業(yè)融合、邁向國際等主題話題，引領海上風電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
      以下為發(fā)言重點摘要：
      截至2022年6月底，我國海上風電累計裝機，約達26.7GW。海上風電相比陸上風電在土地開發(fā)、成本消納和風能利用方面有更顯著的優(yōu)勢。隨著近海資源的開發(fā)，風電資源好的遠海風電得到越來越多重視，海上風電呈現(xiàn)出中遠海、大機組、大規(guī)模集中開發(fā)的特點，對海上風電的并網(wǎng)技術提出了更多的要求。
      總結(jié)看來，目前海上風電的送出主要是高壓交流送出、柔性直流送出，以及采用柔性直流組網(wǎng)的方式，還有柔性低頻輸電、柔性直流組網(wǎng)、全直流海上風電組網(wǎng)等并網(wǎng)技術也在進行一些探索。
      目前，通過高壓交流并網(wǎng)還是主要的并網(wǎng)方式，它的技術簡單，也比較成熟，另外升壓站成本比較低，但是由于電纜的電容效應，在遠距離輸送的時候，充電電流會對輸送能量和輸送距離造成很大限制，而且遠距離輸送的時候還有過電壓問題，需配置靜態(tài)動態(tài)的無功補償裝置。
      第二個主流技術就是海上風電柔性直流的并網(wǎng)技術，就是在海上通過風電場出來的交流電，匯集升壓之后，進入海上的換流站，通過柔性直流輸送，然后接到陸上的交流電網(wǎng)進行消納。
      當前，考慮初始投資成本、年維護成本、年損耗費用等因素，在大規(guī)模、遠海岸風電送出方面，柔性直流輸電技術較高壓交流更具優(yōu)勢。
      接下來介紹一下海上風電柔直并網(wǎng)的關鍵設備。
      首先是風電機組，目前的如東海上風電柔直工程中主要是用的鼠籠全功率和永磁直驅(qū)兩種。柔性直流換流器是整個工程的核心設備，在高壓大功率應用場合主要是模塊化多電平換流器（MMC），它具備子模塊串聯(lián)，無動態(tài)均壓問題；開關頻率低，損耗低；輸出電壓的諧波含量低等特優(yōu)勢。
      另耗能裝置是海上風電柔直并網(wǎng)系統(tǒng)的關鍵設備。海上風電柔性直流并網(wǎng)同樣有故障穿越要求，在電網(wǎng)發(fā)生故障的時候，由于電壓的降低，柔直送不出來，風電機組發(fā)的功率短時間內(nèi)是保持不變的，這時大量的功率就只能累積在柔直系統(tǒng)的直流環(huán)節(jié)，很快就能產(chǎn)生過壓，會引起換流器的閉鎖。當前處理這個問題的主流方式是增加硬件電路，把多余的電給消耗掉?？紤]到海上風電柔直應用需求，采用在陸上換流站直流側(cè)配置耗能裝置的方式，把盈余功率在直流側(cè)消耗掉，不要累積在直流系統(tǒng)。
      另外一個重要的設備就是控制保護系統(tǒng)，包括柔性直流的控制保護系統(tǒng)，以及一體化的監(jiān)控系統(tǒng)。柔性直流保護系統(tǒng)主要完成對整個柔性直流部分的監(jiān)視、運行控制和保護策略實現(xiàn)。一體化監(jiān)控系統(tǒng)主要是實現(xiàn)海上風電場以及相關的升壓站、柔直系統(tǒng)等于全部監(jiān)控，提升海上風電運維的效率。
      最后講一講海上風電并網(wǎng)的新技術研究。
      低頻交流輸電是基于模塊化多電平矩陣式變換（M3C）的交/交變頻技術，主要一次設備有工頻/低頻變壓器、低頻線路、M3C換流閥等。主要是通過這種方式來縮小電氣距離，減小電纜中的充電電流。低頻輸電的輸送距離現(xiàn)在可能是70到170公里左右的范圍比較適合，當然也會有很多的應用前景，還需要進一步驗證。
      另外還有全直流的海上風電的并網(wǎng)技術，具有以下優(yōu)勢：在匯集環(huán)節(jié)，直流電纜取代交流電纜，損耗更低、單位面積傳輸容量更大，同時解決了交流電纜充電功率帶來的諸多技術問題；在傳輸環(huán)節(jié)，全直流海上風電并網(wǎng)可以通過磁性設備的高頻化來省去大容量工頻變壓器，進而降低設備和海上平臺的尺寸、重量與投資造價。
      除此之外，還有一些高校在研究通過二極管的引流來實現(xiàn)交融的直流變換，這樣的話是把海上平臺的重量、造價各個方面都得到了極大的降低。還有通過組網(wǎng)多端直流，或者是多頭直流組網(wǎng)的方式，來實現(xiàn)整個的海上風電的送出。

      另外一個方面是海上風電并網(wǎng)安全穩(wěn)定運行技術，這個主要是通過一些協(xié)調(diào)的控制，來實現(xiàn)整個直流和風場以及電網(wǎng)和風電機組的協(xié)調(diào)運行，增加儲能配置來實現(xiàn)海上風電的可控可調(diào)，振蕩抑制，吸收盈余功率實現(xiàn)故障穿越等。這些研究也都在開展，后面也需要實際的工程應用來檢驗效果。

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文章來源：北極星風力發(fā)電網(wǎng)