下载文档原格式
海上风电场交直流集电系统经济可靠性对比分析作者：诸浩君蔡旭霍达仁来源：《科技视界》2014年第18期【摘要】柔性直流输电在海上风电场的应用得到了充分的重视，也推动了中压直流集电系统的发展。
为了对现有的和未来可能出现的几种交直流集电系统在海上风电场的应用情况进行评估，本文对三种交直流集电系统的结构进行深入研究，分析各种集电方式的异同，构建全面并易于计算的集电系统投资成本、网络损耗和可靠性评估模型，为进行海上风电场电气系统规划提供参考意见。
【关键词】海上风电场；直流集电系统；交流集电系统；经济性；可靠性0 引言随着电力系统中风电穿透功率的增加，电网对风电场的设计、并网和运行提出了越来越多的要求。
直流输电技术，尤其是柔性直流输电技术，由于其灵活的控制性能和交直流隔离优势，已经越来越受到大规模远距离输电的风电场的青睐，并且逐渐在海上风电项目中得到应用和推广。
本文从海上风电场电气规划的角度出发，对交流集电系统和直流集电系统的几种结构进行研究，分析其技术上的优劣，从经济性和可靠性方面对不同集电方式进行对比。
1 海上风电场交直流集电系统直流集电系统目前主要有两种设计思路：并联连接与串联连接。
并联连接采用DC/DC换流站将中压直流升高至于直流输电系统相同电压等级，如150kV，然后通过直流输电线路，经陆上DC/AC换流站接入电网。
而串联连接则采用串联方式通过海底电缆将风力发电机组相互串联，以获得N倍的直流电压，达到升压的目的。
然后同样经过高压直流输电线路和陆上DC/AC换流站接入电网。
具体接线如图1和图2所示。
交流集电系统则采用常规的连接方式，将箱式变压器出口的35kV通过中压海底电缆相互连接，接入海上升压换流平台与高压直流输电线路，最后经陆上DC/AC换流站将风电场所发电能送入电网。
如图3所示。
2 投资成本分析2.1 成本构成分析从图1和图2中可以看出，在直流集电系统中，大容量（MW级）高变比的DC/DC变换器是一个非常重要的设备。
海上风电直流送出与并网技术综述一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的大力发展，海上风电作为一种可再生能源，正日益受到世界各国的重视。
由于其具有资源丰富、清洁环保、靠近负荷中心等优点，海上风电在全球范围内得到了快速的发展。
然而，随着海上风电装机容量的不断增加，其送出与并网技术也面临着越来越多的挑战。
本文旨在对海上风电直流送出与并网技术进行全面综述，分析当前的研究现状和发展趋势，为相关领域的研究和应用提供参考。
文章首先介绍了海上风电的发展背景和现状，指出了直流送出与并网技术在海上风电领域的重要性。
然后，文章重点对海上风电直流送出技术进行了详细的分析，包括直流送出系统的基本构成、工作原理、优势与挑战等方面。
接着，文章对海上风电并网技术进行了综述，包括并网方式的选择、并网控制策略、并网稳定性分析等内容。
文章还对海上风电直流送出与并网技术的未来发展趋势进行了展望，探讨了新技术、新材料、新设备在海上风电送出与并网领域的应用前景。
通过本文的综述，读者可以对海上风电直流送出与并网技术有一个全面、深入的了解，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文也希望能够激发更多的学者和工程师关注海上风电送出与并网技术的研究，共同推动海上风电技术的快速发展。
二、海上风电直流送出技术随着全球对可再生能源需求的不断增长，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
在海上风电的并网技术中，直流送出技术以其独特的优势，逐渐成为了主流选择。
海上风电直流送出技术主要依赖于高压直流输电（HVDC）系统。
与传统的交流输电相比，HVDC系统具有输电容量大、输电距离远、线路损耗小等优点。
特别是在海上风电领域，由于风电场通常远离陆地，使用HVDC系统可以有效减少在长距离输电过程中的能量损失，提高输电效率。
在海上风电直流送出技术中，风电场通过直流输电系统将电能直接输送到陆地上的换流站，然后在换流站将直流电转换为交流电，再接入电网。
基于直流串联的风电场运行特性分析何大清1，施刚1，彭思敏1，蔡旭1，2（1、风力发电研究中心，上海交通大学电子信息与电气工程学院；2、海洋工程国家重点实验室，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海市闵行区 200240）摘要：说明直流型风电机组成为海上风电场的重要研究方向；简要叙述直流串联型风电场的种类和结构，并对它们的特点进行描述；以隔离型直流风电机组构建串联型风电场，详细分析它的工作原理、稳态和动态特性，机组的性能要求；从风力发电机和变流器的角度，详细介绍了该风电机组的结构种类，以及对应的工作特点；根据直流串联型风电场的特性，将风电机组的控制系统划分正常模式和电压限幅控制模式，分析不同结构中的具体控制策略；利用风电机组简化模型组成风电场，对风电场运行特性进行仿真验证；仿真结果证明对直流串联型风电场的特性分析是正确的，说明该风电场具有很强的实用性。
关键字：直流串联海上风电场风力发电系统整流器DC/DC变流器1前言大规模海上风场的建设是将来对风能开发的主要趋势。
但建设海上风场需要克服很多陆地风场没有的不利因素，其中对电能的有效传输就是其中的一个重要方面。
常规的将风能进行交流汇聚，再做远距离传输的方案，运用于海上会带来汇聚过程中的传输损耗和海上平台的巨大建设成本的问题。
解决这个问题的一个研究方向是将风电机组的直流输出电压串联达到远程传输电压，s（a）（b）（c）（d）图1 直流型风机的串联结构文[1]提出了在风机输出端和并网端全部采用电流源型变流器的方法，该结构中风机全部串联，并网端控制传输电流，风机的变流器控制输出电压恒定，该控制必然使每个风机变流器的输出功率相等，所以单个风机的调速能力很弱，其结构示意图如图1(a)所示。
文[2]将不同风机输出电压的同一相用多绕组变压器串联，不同相用整流桥串联，在风机的接地端上通过用变流技术来保证电能质量，该结构可以保证串联单元的均压，但电路复杂，容错性差，难以在间距很大的大型风机上使用，其结构示意图如图1(b)所示。
福建莆田平海湾二期250MW海上风电项目海洋环境影响报告书简本建设单位：福建中闽海上风电有限公司环境影响评价机构：国家海洋局第三海洋研究所2015年10月1 工程概况与工程分析1.1工程概况1.1.1工程地理位置和工程规模莆田平海湾二期250MW海上风电项目布置在福建莆田平海湾海上风电场B 区和C区范围内，福建莆田平海湾海上风电场位于福建省莆田市秀屿区平海湾海域。
场区西邻埭头半岛，北临南日岛。
场址内海域水深10～20m，距海岸线最近距离约6.0km。
本项目包括：50台5MW风电机组，总装机规模250MW；海底电缆总长约110.6km；新建鸬鹚岛220kV岛上升压变电站，并将原福建莆田平海湾50MW海上风电项目陆上110kV升压变电站改建为220kV升压变电站；鸬鹚岛靠近升压站附近岸线新建一座1000吨级配套码头。
项目年上网电量约87145万kW∙h，等效满负荷小时数3486h。
工程总投资为499049万元，单位千瓦动态投资为19962元。
建设工期约3年。
平面布置见图1。
1.1.2施工方案与工艺（1）风机基础施工本风电场II04～II06、II13~II14、II20、II32~II33、II39、II44~II45、II49~II50等13台风机基础拟采用外插式导管架基础。
本风电场II01～II03、II07~II12、II15~II19、II21~II31、II34~II38、II40~II43、II46~II48等37台基础拟采用高桩承台基础。
风机基础施工主要工序为：打桩船定位→打桩船立桩→施打钢管桩→钢管桩嵌岩→基础平台施工。
（2）海底电缆铺设施工根据电缆敷设区域海洋环境的不同，可将电缆敷设区分为以下两个主要区域进行：①水深4m以内的近岸段采用浮法铺缆。
水下先预挖缆沟，采用水陆两用挖掘机开挖。
浮拖法电缆施工，将铺缆船锚泊在2m左右水深处，岸上设绞车，电缆在铺缆船上连接后，捆绑漂浮物，下放海面上，由岸上绞车通过钢铰线拖拉至岸边管道陆上连接处，然后拆除漂浮物，辅以潜水员，沉放到缆沟位置。
海上风电场全直流集电系统运行测试与评价标准体系
海上风电场全直流集电系统运行测试与评价标准体系包括设备可靠性、电能质量、系统效率、安全保护等方面。
该体系通过制定详细的标准和规范，确保全直流集电系统在海上风电场中的稳定、高效和安全运行。
同时，该体系还提供了测试与评价的方法和指标，为风电场的运营和维护提供了依据。
通过不断完善和更新标准体系，可以促进海上风电技术的发展和提高风电场的经济效益。
海上风电场升压站关键技术研究摘要：海上风电场升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。
文中拟对装机容量为400MW的海上风电场升压站的选型、主接线、平面布置等关键技术进行初步研究，进一步了解海上升压站电气设计的主要内容，为海上升压站的设计提供理论基础。
关键词：海上风电场，升压站，主接线0 引言中国是能源大国，更是用电量大国。
到2025年，亚洲用电量将占全球的一半，中国用电量将占全球的三分之一。
在双碳政策的鼓励和引导下，大力发展可再生能源成为当前降低碳排放的重要举措。
利用海上风能这一可再生能源进行发电，没有废水、废气的排放，也没有燃料的消耗，既能促进当地的经济发展，也不会破坏原有的生态环境和人居环境，是解决能源紧缺的最佳选择之一。
世界能源署预测，2040年，可再生能源将占全球电力的2/3，其中风电、光伏占40%，到2050年，风电年新增装机规模将达130GW左右。
而我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大领海，海上风能资源丰富，占我国风能资源的75%左右。
随着风力发展技术的逐步成熟，海上风力发电成为新能源发电的重要组成部分。
1 海上风电场升压站概述海上升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。
因其所处为海上环境，电气设备需要具有防盐雾、防湿热、防生物霉菌等“三防”要求，有些地方还有抗强台风和狂浪的要求，以及防高紫外线辐射的问题。
且海上升压站远离大陆，其运行维护较为困难，需采用远程监控、设备状态监测和无人值守的运行方式。
2 海上风电场升压站发展现状经过国内近几年的行业发展和技术储备，海上升压站技术日渐成熟，已掌握了海上升压站的设计、建造、安装技术，一座座海上升压站在中国沿海海域建设完成，为海上风电的发展作出了贡献。
截止2022年上半年，全球海上风电装机总容量为54.9GW，其中中国装机容量占比45%（24.9GW）。
2022年上半年全球风电装机容量增长6.8GW，其中主要增量来自于中国。
2022年上半年，全球新投产的海上风电场共33座，其中中国25座。
第 39 卷第 1 期电力科学与技术学报Vol. 39 No. 1 2024 年 1 月JOURNAL OF ELECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY Jan. 2024引用格式：颜勤，余国翔.光储充建一体站微电网研究综述[J].电力科学与技术学报,2024,39(1):1‑12.Citation：YAN Qin，YU Guoxiang.Research review on microgrid of integrated photovoltaic‑energy storage‑charging station[J].Journal of Electric Power Science and Technology,2024,39(1):1‑12.光储充建一体站微电网研究综述颜勤，余国翔（长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410114）摘要：为解决电动汽车及新能源大规模接入带来的电力系统运行稳定和新能源高效利用的问题，光储充一体化模式应运而生，其各单元间源荷储协同交互机理及优化调控策略也成为智能电网亟待解决的关键问题。
“光储充放+智能建筑”的光储充建一体站微电网模式因其源荷储一体化、供需互补、灵活调度等特征，成为中国节能减碳、能源转型的发展重点。
考虑到其微电网运行模式所要面对的分布式能源强不确定性、孤岛并网运行状态下交互机理不明等挑战，对光储充建一体站微电网各单元模块、关键技术、运行状态等方面进行综述，并对光储充建的研究现状进行总结，探讨其未来的发展趋势和需要面对的挑战。
研究成果对挖掘经济激励下各类需求响应资源的调控潜力，保障电网供电可靠性，具有重要理论和实际参考意义。
关键词：微电网；需求侧响应；电动汽车；分布式储能；光伏功率预测DOI：10.19781/j.issn.1673‑9140.2024.01.001 中图分类号：TM73 文章编号：1673‑9140（2024）01‑0001‑12 Research review on microgrid of integrated photovoltaic‑energy storage‑charging stationYAN Qin， YU Guoxiang（School of Electrical & Information Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410114，China）Abstract：To address the challenges posed by the large-scale integration of electric vehicles and new energy sources on the stability of power system operations and the efficient utilization of new energy，the integrated photovoltaic-energy storage-charging model emerges. The synergistic interaction mechanisms and optimized control strategies among its individual units have also become key issues urgently needing resolution in smart grid development. Due to the characteristics of integrated generation， load， and storage， mutual complementarity of supply and demand， and flexible dispatch，the photovoltaic-energy storage-charging （PV-ESS-EV）integrated station micro-grid （ISM）mode，incorporating "PV- PV-ESS-EV + intelligent building" features，has become a focal point for energy conservation，carbon reduction，and energy transition in China. In consideration of the challenges faced by the operational mode of microgrids， such as the strong uncertainty of distributed energy sources and the unclear interaction mechanisms during islanded and grid-connected operation，various aspects of the PV-ESS-EV ISM are reviewed，including its unit modules，key technologies，and operational states. Additionally，the current research status of PV-ESS-EV is summarized while future development trends are discussed， and the challenges that need to be addressed are examined.The research findings have important theoretical and practical implications for exploring the regulatory potential of various demand-response resources under economic incentives，ensuring the reliability of power grid supply，and serving as valuable references for both theory and practice.Key words：micro grid； demand response； electric vehicle； distributed energy storage； photovoltaic power forecasting收稿日期：2022‑06‑25；修回日期：2022‑08‑29基金项目：国家自然科学基金青年基金（52307080）；湖南省教育厅优秀青年项目（22B0318）；长沙市自然科学基金（kq2208230）通信作者：颜勤（1988—），女，博士，讲师，主要从事电动汽车及新能源接入电力系统运行优化等方面的研究；E‑mail：*****************.cn电力科学与技术学报2024年1月随着中国“碳达峰、碳中和”节能减排战略的逐步实施，高渗透率新能源并网将成为电力系统的基本特征及发展形态。
大规模海上风电场集群交直流输电方式的等价距离研究刘景晖，万振东，李飞科(中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200001)摘要：随着海上风电场的布局逐步从近海走向远海，以及新型柔性直流(direct current ，DC)输电技术等日趋成熟，在规划设计中研究分散布局的大规模海上风电场集群最优输电方式，合理选择先进适用、安全可靠、经济合理的输电技术，为大规模分散式海上风电场群输电方式决策提供科学的方法是十分必要的。
本文首先分析了海上风电场两种主要输电方式即高压交流输电方式、柔性直流输电方式的技术特点，然后对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算，并对不同距离和容量下的输电方式做出经济性比较。
最后通过计算得到了海上风电交流/直流输电方式的等价距离，研究结果可为输电规划以及工程设计提供参考。
关键词：海上风电；柔性直流输电；等价距离中图分类号：TM715 文献标志码：Ａ 文章编号：1671-9913(2020)04-0001-05Study on Equivalent Distance of TransmissionMode for Large Scale Offshore Wind Farm ClusterLIU Jing-hui, WAN Zhen-dong, LI Fei-ke(East China Electric Power Design Institute Co., Ltd. of CPECC, Shanghai 200001, China)Abstract: As the layout of offshore wind farms gradually moves from offshore to far sea ，and also with the new flexible DC transmission technology is becoming more and more mature. In the stage of planning and design, it is very necessary to study the optimal transmission mode for the large scale offshore wind farms cluster with decentralized layout, so as to provide a scientific method for selecting the advanced, safe and reliable, economical and reasonable transmission technology. The article analyzed the technical characteristics of two main transmission modes of offshore wind farm, high voltage AC transmission mode and flexible DC transmission mode, Then the cost composition of various transmission modes is analyzed and calculated in detail, and the economic comparison of transmission modes under different distances and capacities is also made. Finally, the equivalent distance of offshore wind power AC and DC transmission mode is obtained. The design idea of optimal transmission mode for large-scale decentralized offshore wind farms is put forward. The research results can provide reference for transmission planning and engineering design.Keywords: offshore wind power; flexible DC transmission; equivalent distance* 收稿日期：2019-11-01第一作者简介：刘景晖(1987- )，男，上海人，硕士，工程师，主要从事电力系统一次规划设计工作。
