海上风场电力系统
海上风电送出系统及工程技术
海上风电送出系统及工程技术本章概括性地介绍海上风电场的发电系统构成和主要设备，重点介绍了其送电系统构成、主要设备和功能特性，以及海上风电送出工程的系统并网技术、海上变电站、换流站技术和海底电缆线路技术。
2.1 海上风力发电系统简介2.1.1 系统构成目前，海上风力发电系统的典型接线图如图2-1所示。
图2-1 海上风力发电系统典型接线图从图2-1可以看出，风力发电机由风能驱动，发出电能，是海上风力发电系统最为重要的系统构件。
电能通过在机舱或基座内的变压器将电压抬升（如690V/35kV）之后汇入海底集电系统。
海底集电系统是连接各风电机组形成的电气系统，主要由连接各风电机组的海底电缆及开关设备构成，其作用是汇集各风电机组发出的电能，输送至陆上或海上升压站。
2.1.2 主要设备及功能特性据前文所述，海上风力发电系统包括海上风电机组及海底集电系统两个部分。
风电机组由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础、升压设备等组成，典型结构如图2-2所示。
海底集电系统由连接各风电机组的海底集电电缆、开关设备等组成。
（1）风轮。
由叶片和轮毂、滑环组成，是风电机组获取风能的关键部件，叶片是由复合材料制成的薄壳结构，分为根部、外壳、龙骨三个部分；轮毂固定在主轴上，内装有变桨系统，与机舱经滑环连接；滑环为旋转部件（叶片和轮毂）与固定部件（机舱）提供电气连接。
（2）传动系统。
由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外），主轴连接轮毂与齿轮箱，承受很大力矩和载荷；齿轮箱连接主轴与发电机，叶轮转速一般为15～25r/min，发电机（非直驱式）额定转速一般为1500～1800r/min，齿轮箱增速比通常为1∶100左右。
（3）偏航系统。
由风向标传感器、偏航电动机、偏航轴承和齿轮等组成。
偏航轴承连接机舱底架与塔筒齿轮环内齿，并与偏航电机啮合实现机舱偏航对风；偏航电动机驱动机舱转动对风，偏航速度一般为1°/s，通常有3～5台，通过减速箱或变频器降速。
海上风电场并网的影响及对策
海上风电场并网的影响及对策海上风电出力随机性强，间歇性明显，机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得风电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。
因此，海上风电场并网会对电网的运行产生一定的影响，本章将从研究风电机组的电气特性出发，详细阐述风电出力的特点，进而指出风电场并网对电网的影响，最后给出相应的解决措施。
3.1 海上风电场并网的影响针对风速的随机性、间歇性导致海上风电功率的不确定性大，以及风电机组本身的运行特性使风电场输出功率具有波动性强的特点，需要从系统电压、频率以及系统的稳定性等方面研究海上风电场出力的特点和海上风电场并网对电网的影响，以提出相应的对策和解决措施。
3.1.1 风电出力的特点（1）风电出力随机性强，间歇性明显。
风电出力波动幅度大，波动频率也无规律性，在极端情况下，风电出力可能在0～100%范围内变化。
风电出力有时与电网负荷呈现明显的反调节特性。
风电场一般日有功出力曲线如图3-1所示。
图3-1 风电场一般日有功出力曲线可见，风电功率出力的高峰时段与电力系统日负荷特性的高峰时段（8：00—11：00，18：00—22：00）并不相关，体现了较为明显的反调峰特性。
一些地区全年出现反调峰的天数可占全年天数的1/3～1/2。
反调峰的现象导致风电并入后的等效负荷峰谷差变大，恶化了电力系统负荷变化特性。
（2）风电年利用小时数偏低。
国家能源局发布数据显示，2014年年底全国并网风电装机容量9581万kW，设备平均利用小时1905h。
其中，海上风电约38.9万kW，设备平均利用小时略高，可达到2500h左右。
（3）风电功率调节能力差。
风电机组在采用不弃风方式下，只能提供系统故障状况下的有限功率调节。
风电机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得其不具备常规火电机组的功率调节能力。
3.1.2 对电网的影响风电等可再生能源接入系统主要有以下问题：（1）通常风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风电无法就地消纳，需要通过输电网输送到负荷中心。
海上风场 未来能源的新格局
海上风场未来能源的新格局海上风场：未来能源的新格局随着全球能源需求的不断增长和对传统化石燃料的依赖逐渐减少，寻找可再生能源的新途径成为当今世界的热门话题。
在各类可再生能源中，风能作为一种清洁、无污染的能源供应方式，受到了广泛关注。
近年来，海上风场作为未来能源的新格局备受瞩目，并逐渐成为解决能源供应问题的重要选择。
一、海上风场的概念与原理海上风场，又称海上风力发电场，是指将大型风力发电机组安装在海上的平台或桩架上，通过捕捉海上强劲的风力来产生电能。
与陆上风电相比，海上风场具有更大的风能资源、更高的利用率和更稳定的输出能力。
海上风场的原理与陆上风电基本相同，都是通过将风能转化为电能。
海上风力发电机组利用风力驱动叶片旋转，通过风扇与转子的转动产生动力，并将动力传递给发电机，最终转化为电能。
由于海上的风能更加稳定且强劲，因此海上风场的发电效率更高。
二、海上风场的优势与挑战1. 优势：（1）丰富的风能资源：海上风场由于没有遮挡物，风场内的风速更高，能够充分利用强劲的海风，从而获得更稳定、更丰富的风能资源。
（2）较高的风能利用率：相较于陆上风电，海上风场受到更加强劲的海风的影响，从而具有更高的风能利用率，可以更有效地转化风能为电能。
（3）更稳定的发电能力：海上风场较陆上风电更加稳定，因为海洋中的风速较为一致，具有更少的风力波动，从而能够更稳定地输出电力。
2. 挑战：（1）高投资成本：相较于陆地风电场，海上风场的建设成本更高。
需要定制化的设计、更复杂的设备安装以及海洋环境下的施工条件，导致海上风场投资成本大幅增加。
（2）运维难度大：海上风场面临较为恶劣的海洋环境，设备的运维和维修难度较大。
海洋环境对风力发电机组的耐久性和可靠性提出了更高的要求，需要进行定期的检修和维护。
（3）输电系统问题：海上风场需要将发电的电能输送到陆地的电网中，这需要建设大规模的海底电缆输电系统，而建设和维护这些电缆系统的费用和技术难度较高。
海上风场电力系统
Passive but project specific
风机
Wind turbines
不变但是不影响 项目技术规范
Active but not project specific
2. 电力收集系统
Electrical collection system
电力收集系统－布局
Electrical collection system - layouts
If the project is small, c. 100MW or less
接近海岸， 例如，15km以内
…and close to shore, c. 15km or less
按收集电压连接电网，例如：33kV
…and connecting to the grid at collection voltage, e.g. 33kV
电力收集系统－电缆保护
Electrical collection systems – cable protection
埋设成本和可行性决 定于土壤条件
Burial cost and feasibility depends on soil conditions
其他方式包括堆石覆 盖、沙袋覆盖、和管 道
Alternately can rock dump, mattress, pipe.
调查
Survey !
其他危险，例如：沉 船、管线
Also other hazards, e.g. wrecks, pipelines
电力收集系统－成本
Electrical collection systems – costs
岸上Onshore 4. 岸上分电站（和岸上电缆）Onshore substation (and onshore cables)
浅谈海上风电场电力系统
国近海 海域风 电装机 容 量 可 达 １亿 ～２亿 千 瓦。
与 陆 上 风 电相 比 ， 上 风 电 年 利 用 小 时 长 ， 速 较 海 风 陆 上 更 高 ， 切 变 更 小 ， 流 强 度 小 ， 稳 定 的 主 风 湍 有
导方 向 ， 组运 行稳 定 、 机 寿命 长 ， 不需 要很 高 的塔
Ｈａ ｎ Ｚｈｏ ｎｇ— ｎｇ Ｍｅｎ ｉｙａ ｑｉ ． ｇ Ｈａ — ｎ
（ ． ｏ ｈＣ ｉａＧ ｉ ｏ ａ ｙＬｍｉ ｄ， ｅｊ ｇ１ ０ ５ Ｃ ｉａ １ Ｎ ａ ｈｎ ｒ Ｃ ｍｐ ｎ ｉ ｔ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３， ｈｎ ； ｄ ｅ ｉ ２ ｈｎ ｕｉ ｉｄＥ ｅｇ ｅ ｅ ｐ ｅ ｔＣ ．Ｌｄ ， ｅｊ ｇ１ ０ ３ Ｃ ｉａ ．Ｃ ｉａＦ ｌ Ｗ ｎ ｎ ｒｙＤ ｖ ｌ ｍ ｎ ｏ ｔ． Ｂ ｉｎ ０ ０ ４， ｈｎ ） ｎ ｏ ｉ
Ａ ｂｓｒ ｔ： ｔ ａｃ Ｔｈｅ ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｆｓ ｏ ｅ ｗｉ ａｒ ｓ ｇ ｆｏ ｆ ｈ ｒ ｎｄ ｆ ｍ ｅ ｅ ｔｉ ａ ｙ ｔ ｍ ｓ ｒ ｃｔｉ ｆｕｅ ｅ ｎ ｃ ｉ ｗｅ ｏ ｓ， ｉ ｅ ｔ ｅ ｌ ｃ ｒｃ ｌｓ ｓ ｅ ｈａ ｄｉｅ ｎ ｌ ｎｃ ｏ ａ ｔｖｅ ｐｏ ｒ ｌ ｓ ｎｖ ｓｍ ｎｔ
架 ， 机 能 量 产 出较 大 。 除 此 之 外 ， 上 风 电 不 占 单 海
１ 风 电 场 内 的集 电线路
１ １ 海 底 电缆 的 选 择 ．
用 土地资 源 ， 接 近沿 海 用 电负 荷 中心 。发 展 海 且 上风 电 ， 可以有效避 免陆上 风 电远距 离传输 问题 ，
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面 临 着 较 大 的 市 场 前 景 。 目前 上 海 东 海 大 桥 海 上 风 电 场 已经 全 部 安 装 完 毕 ， 经 有 ｌ 已 ０多 台 机 组 投
浅谈海上风电场输电方式
浅谈海上风电场输电方式摘要：随着绿色能源的不断发展，我国海上风电发展快速，其中海上风电输电系统具有重要的作用。
海上风电可以保证我国东部的能源电力供应，我国海上风电项目逐步由近海浅水区向深水区拓展，相关输电方式成本性越发凸显，选取合适的输电方式、降低成本是海上风电逐渐向深远海化、规模化发展的关键。
本文主要讲解海上风电场轻型直流输电方式的情况。
关键词：海上风电场；输电方式；研究在我国海上风能中具有丰富的资源，在5米到25米水深，50米高度的位置具有2亿千瓦的海上风电开发潜力；在5米到25米水深，70米高度的位置具有5亿千瓦的海上风电开发潜力[1]。
另外在深远海、近岸潮间带等也有丰富的风能资源。
我国海上风电资源多集中在东部沿海地区，海上风电的开发，有利于推动工业的绿色转型发展，减少化石能源应用，保证能源电力供应。
但是由于运行以及施工环境恶劣，海上风电的建设、电能输送以及运行维护的成本高于陆上风电，制约海上风电的大规模发展。
海上风电场的场地面积要多于陆上风电场，风电机组之间距离更大，且具有分散化、间歇性等特点，增加与电力系统之间稳定连接的难度。
1 传统海上输电系统的概述海上风电场连接陆上电网过程中主要使用高压直流输电方式或者高压交流输电方式[2]。
高压交流输电方式主要适合近距离输送或者小规模输送。
在高压交流输电方式中，实施方案成熟度较高，近海输电的结构简单，成本比较低，具有较高的可靠性，工程的运行经验比较丰富，但高压交流输电方式具有明显长距离输送电缆电容效应、突出的过电压问题、很难控制无功电压等缺点。
高压直流输送方式可以分为基于电压源换流器的高压直流输电以及基于线性整流换流器的高压直流输电。
在线性整流环流器的高压直流输电中对附属设备以及换流器站具有较高的要求，还需要具有较多空间，需要非常大的海上换流器平台，在运行过程中很容易受到交流网络的干扰，如果出现这种干扰，会造成高压直流输电系统的切断，因此这种技术不适合在海上风电输电中应用。
海上风场 海洋能源的新起点
海上风场海洋能源的新起点海上风场——海洋能源的新起点随着全球能源需求的不断增长，可再生能源成为各国追求能源可持续发展的重要选择。
而海洋能源作为一种广阔的可再生能源资源，正逐渐成为关注的焦点。
海上风场作为利用风能发电的一种方式，被视为海洋能源的新起点。
本文将从海上风场的定义、发展现状以及前景展望等方面进行探讨。
一、海上风场的定义海上风场是指建设在海洋上的风力发电场，利用海上的风能产生电力。
相较于陆上风电场，海上风场具有更大的容纳量、更稳定的风速和更高的电力利用率。
海上风场通常由风力涡轮发电机组成，涡轮机的旋转运动转化为电能，通过电缆将电能传输至陆地。
二、海上风场的发展现状1. 全球发展概况海上风场的发展起步较晚，但近年来取得了突破性进展。
全球范围内，欧洲是海上风场发展最为成熟的地区。
截至2019年，全球已建设的海上风场容量超过20万兆瓦，其中欧洲占比最大，占全球总装机容量的85%以上。
2. 中国的发展现状中国作为全球最大的风力发电市场，对海上风场的发展寄予了厚望。
目前，中国已建设了一批示范性的海上风场，如福建厦门海上风电场、上海东海大桥海上风场等。
同时，中国政府也积极推动海上风场项目的发展，并鼓励国内企业加大研发和投资力度。
三、海上风场的优势1. 巨大的潜力海上风能资源相较于陆地更加丰富，风速更加稳定，因此具有巨大的开发潜力。
根据国际能源署的数据预测，海上风电在全球能源供应中的比重有望在2030年达到4%，2020年至2030年期间，海上风电装机容量预计将翻番。
2. 环境友好海上风场利用风能发电，没有排放污染物，对环境的影响较小。
与传统燃煤发电方式相比，海上风场能够显著减少二氧化碳和其他温室气体的排放，对于减缓气候变化具有积极意义。
3. 空间利用率高相较于陆地风电场，海上风场在空间利用率上具有明显的优势。
由于海上没有地形限制，可以充分利用海洋的广阔空间布置风力涡轮机，从而提高风能利用率和发电效益。
海上风电项目的输电系统设计与实施方案
海上风电项目的输电系统设计与实施方案随着可再生能源的快速发展，海上风电项目成为了近年来热门的投资领域之一。
而海上风电项目的输电系统设计与实施方案对于项目的顺利运行至关重要。
本文将从设计和实施两个方面探讨海上风电项目的输电系统。
一、设计方案1. 输电系统类型选择海上风电项目的输电系统主要有两种类型：直流输电系统和交流输电系统。
直流输电系统具有输电距离长、输电损耗小、稳定性好等优点，适用于远距离输电；而交流输电系统则适用于近距离输电，适合在海上风电项目中采用。
2. 输电线路规划对于海上风电项目的输电线路规划，需要考虑风机布局、海况、海底地理条件等因素。
首先，需要根据风机布局确定主干输电线路和分支线路的走向；其次，需要根据海况和海底地理条件确定海底电缆或海底电缆铺设巡视器的方式，确保输电线路的安全性和稳定性。
3. 输电系统容量设计海上风电项目的输电系统容量设计需要考虑到风机发电能力、电网负荷需求等因素。
根据风机的额定功率和数量，确定变电站的容量；并通过合理的设计，确保输电系统能够满足电网的负荷需求，并有一定的扩容余地。
二、实施方案1. 资源调配与工期安排在实施海上风电项目的输电系统方案之前，需要进行充分的资源调配和工期安排。
首先，要确保有足够的技术人员和专业设备参与项目，确保项目的顺利进行；其次，需要制定合理的工期计划，将各个施工阶段安排合理，以保证输电系统按时投入使用。
2. 设备采购和安装海上风电项目的输电系统涉及到众多设备的采购和安装，如海底电缆、海底电缆支撑系统、变电站设备等。
在设备采购过程中，需要选择可靠的供应商，并对设备进行严格的质量把控；在安装过程中，需要根据设备的特点和要求，合理安排工序和施工方案，确保设备的安装质量和效果。
3. 检测与调试在输电系统实施完毕后，需要进行系统的检测和调试工作。
通过对输电系统的各个组成部分进行检测，确保设备的正常工作；并通过对系统的调试，使其达到预期的运行效果。
浅析海上风电场电力主系统运行方式
浅析海上风电场电力主系统运行方式西安热工研究院有限公司，陕西西安 710000摘要：本文根据目前国内某海上风电场220kV海上升压站的实际接线方式，分析了海上风场高压海缆及配电装置的几种运行方式，通过运行方式对比、数据分析、计算的方法，得出海上风电场最安全、稳定、经济的运行方式。
关键词：海上风电；海上升压站；系统主接线；运行方式0 前言近年来我国近海海上风电已进入规模化发展阶段并趋于饱和，未来海上风电发展趋势将呈现深远海开发的特点，由此带来对深远海长距离发输电的考验，如何提高海上发输电系统的稳定性、可靠性、持久性将成为海上风电场安全稳定运行所在。
本文分析了海上风电场220kV海上升压站电力系统运行方式[1]，并对海上升压站几种常见接线方式，对海上风电场电力系统出力的稳定性、可靠性、经济性进行了论述，以供同仁参考。
1 海上风电场的电气主接线方式以规划总装机容量400MW标准海上风场为例，一般设置一座220kV海上升压站，采用2回3×500mm²的220kV海缆送至陆上开关站，最终接入系统电网。
海上升压站电气主接线，如下：220kV侧为2回进线、2回系统出线，采用单母线分段接线。
35kV侧本期为2组单母线分段接线，每段母线分别接1回主变出线、4回风电机组进线、1回母设柜、1回接地变或接地变兼站用变进线。
2 海上风电场的运行方式海上风电场海上升压站高压配电装置及高压海缆有以下几种运行方式。
2.1 正常运行方式海上升压站高压配电装置1号主变、2号主变进线断路器闭合，1号海缆、2号海缆出线断路器闭合，母线分段开关打开；35kV配电装置1号主变I段及III 段母线进线断路器闭合，2号主变II段及IV段母线进线断路器闭合，两组35kV 母线分段开关均打开。
2台主变及2回高压海缆呈两组线变组接线,接线方式如图1所示。
图1 正常运行方式2.2 高压海缆并列运行方式海上升压站高压配电装置1号主变、2号主变进线断路器闭合，1号海缆、2号海缆出线断路器闭合，母线分段开关闭合；35kV配电装置1号主变I段及III 段母线进线断路器闭合，2号主变II段及IV段母线进线断路器闭合，两组35kV 母线分段开关均打开。
海上风电项目的输电系统设计与建设方案
海上风电项目的输电系统设计与建设方案概述：随着可再生能源产业的快速发展，海上风电作为一种清洁、可持续的能源形式，受到了广泛的关注和应用。
海上风电项目的成功与否很大程度上取决于输电系统的设计与建设方案。
本文将探讨海上风电项目的输电系统设计与建设方案，以确保有效的能源传输和高效的发电。
1. 输电系统需求分析在设计和建设海上风电项目的输电系统之前，首先需要进行需求分析。
这包括以下几个方面：（1）传输能力：根据海上风电场的容量和预计发电量，确定合适的输电能力。
（2）电压水平：根据海上风电场的发电机组和电网的要求，确定合适的电压水平，通常为110kV或220kV。
（3）可靠性：确保输电系统具有稳定可靠的运行，不会因设备故障或其他问题导致能源中断。
（4）成本效益：设计和建设的输电系统应尽可能降低成本，提高经济性。
2. 设计方案基于需求分析的结果，下面是海上风电项目的输电系统设计方案的主要内容：（1）海下电缆布设：将海上风电场的发电机组与陆地的变电站连接起来是海上风电项目输电系统的关键部分。
海下电缆应满足以下要求：能够承受海洋环境的恶劣条件、具有足够的承载能力、抗腐蚀性能良好、传输损耗低等。
此外，鉴于海上风电项目的规模较大，建议采用交流电缆，以降低能量损失并提高电网稳定性。
（2）陆上输电线路建设：从陆地的变电站到电网的输电线路需要建设，以便将海上风电项目发电的电力输送到消费者。
在设计时，应考虑线路的长度、适当的输电电压、杆塔的间距和高度等因素。
（3）变电站建设：海上风电项目通常需要在陆地上建设变电站，将海下电缆传输的电力转换为适合电网传输的电力。
在变电站的选址和设计中，应结合地理因素、环境因素和安全因素，确保变电站的稳定和高效运行。
（4）监测与维护系统：为了确保输电系统的安全和稳定运行，海上风电项目需要建立监测和维护系统，定期检查输电线路和设备的状态，并及时处理故障和问题。
3. 建设方案基于设计方案，海上风电项目的输电系统建设方案包括以下几个主要步骤：（1）前期准备：包括风电场的地勘和选址、风电机组的采购和运输等。
海上风力发电机组的运行模式与供电保障
海上风力发电机组的运行模式与供电保障近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，海上风力发电成为了一种备受关注的清洁能源形式。
海上风力发电机组以其较高的风能利用率和更大的发电潜力，成为了可持续能源发展的重要组成部分。
在实际运行过程中，海上风力发电机组需要遵循特定的运行模式，并采取相应的措施来保障供电的稳定可靠。
本文将重点介绍海上风力发电机组的运行模式和相应的供电保障措施。
海上风力发电机组的运行模式通常分为固定式和浮动式两种。
固定式海上风力发电机组是指通过将风力涡轮机组安装在固定的海床上，利用海洋风力发电。
浮动式海上风力发电机组则是将风力涡轮机组直接安装在海上浮动平台上，并通过特殊绳索和锚链固定在水下。
这两种运行模式都有其独特优势和适用环境，供电保障措施也有所不同。
在固定式海上风力发电机组中，最常见的发电机组类型是水平轴风力涡轮机组。
它们利用海洋上的稳定风力来产生电能。
为了保证发电效率，应选择一个适当的风速范围进行运行。
一般情况下，风速超过3至4米/秒时，发电机组开始工作。
当风速超过25至30米/秒时，应采取安全措施，如进入安全模式或断开电网连接。
此外，还应根据风速和功率曲线来控制风力涡轮机组的转速，以确保其在最佳工作点运转。
此外，机组还应具备自动检测故障并采取自动保护措施的能力，以防止损坏发电机组。
另一方面，浮动式海上风力发电机组在运行模式和供电保障方面有其独特之处。
由于风力涡轮机组直接安装在海上浮动平台上，需要采取一系列措施来平衡平台的稳定性和波浪的影响。
首先，平台应具备良好的浮力和稳定性，以减少波浪对风力涡轮机组的影响。
其次，通过利用涡轮机组和平台之间的特殊吊杆和阻尼装置，可以在海浪不断变化的情况下保持平衡。
此外，还应加强对平台的检测和监控，及时发现并处理可能出现的异常情况。
除了运行模式之外，供电保障也是海上风力发电机组不可或缺的一部分。
海上风力发电机组通常连接到陆上电网，以实现电能的输送和分配。
海上风电项目供电系统设计与技术优化
海上风电项目供电系统设计与技术优化随着世界范围内对可再生能源需求的增加，海上风电作为一种具有巨大潜力的能源形式，正逐渐受到广泛关注和投资。
海上风电项目供电系统的设计与技术优化，成为确保风电项目高效运行和可持续发展的关键因素之一。
海上风电项目的供电系统主要由风机、输电线路、变电站和电网组成。
其中，风机是整个系统的关键组成部分，负责将风能转化为电能。
因此，风机的选型和布局对于项目的成功运营至关重要。
供电线路将风机产生的电能输送到变电站，而变电站则负责将电能转换为适合输送至陆上电网的高压交流电。
为了确保系统的高效运行，供电线路的设计应考虑风电场的地理特点和风能资源分布，从而确定最佳线路布局和导线类型。
同时，变电站的设计和选择应根据项目的规模和输电距离来确定，以确保系统的稳定性和安全性。
技术优化是海上风电项目供电系统设计的重要一环。
在技术优化的过程中，需要对风机的控制系统进行调整和优化，以提高发电效率和降低成本。
该系统负责监测和调整风机的运行状态，确保其始终工作在最佳状态。
同时，通过采用最先进的轮叶设计和材料，以及高效的发电机和电力转换装置，可以提高风机的整体效能。
此外，还可以利用智能化技术和数据分析来优化风电场的运营管理，实现远程监控和故障诊断，最大程度地提高系统的可靠性和可维护性。
海上风电项目供电系统设计与技术优化还需要考虑到海洋环境的特殊性。
海上环境的腐蚀性、湿度和电磁干扰等因素对供电系统的设计和运行都会产生一定影响。
因此，在选择和安装设备时，要选择抗腐蚀性能好、防水性能高的元器件，以确保系统的长期稳定运行。
此外，还需要采取相应的措施，保护输电线路和变电站等关键设施，以提高系统的可靠性和耐用性。
除了供电系统的设计和技术优化，海上风电项目还需要考虑可持续发展的因素。
为了减少对环境的影响，供电系统设计应尽量减少对海洋生态系统的破坏，并选择低碳、环保的技术和材料。
此外，可以采用多元化的供电系统，包括储能技术和海底电力输电技术等，以提高供电系统的可靠性和灵活性，减少对陆地电网的依赖，进一步推动海上风电项目的可持续发展。
海上风力发电技术现状及发展趋势
海上风力发电技术现状及发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的日益重视，海上风力发电作为可再生能源的重要组成部分，正逐渐崭露头角。
本文旨在对海上风力发电技术的现状进行深入剖析，并展望其未来的发展趋势。
文章将首先介绍海上风力发电的基本概念、原理及其在全球能源转型中的重要性。
随后，将重点阐述当前海上风力发电技术的关键进展，包括风力发电机组的大型化、深远海风电技术的发展以及海上风电与海洋能的融合等。
在此基础上，文章将探讨海上风力发电面临的挑战，如海洋环境的复杂性、基础设施建设的高成本等。
文章将展望海上风力发电技术的未来发展趋势，包括技术创新、成本控制、政策支持等方面，以期为全球海上风力发电产业的可持续发展提供参考。
二、海上风力发电技术现状近年来，随着全球能源结构的调整与环保意识的加强，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到世界各地的重视。
目前，海上风力发电技术已经取得了显著的进步，并在全球范围内实现了商业化应用。
在技术层面，海上风力发电的关键技术主要包括风机设计、风机基础结构、海上施工与运维等方面。
风机设计方面，现代海上风力发电机组已实现了大型化、高效率、高可靠性，单机容量不断提升，以适应更为复杂和严苛的海上环境。
风机基础结构方面，随着技术的发展，已经形成了固定式基础（如单桩基础、三脚架基础等）和浮式基础（如半潜式基础、张力腿平台等）两大类，以适应不同水深和地质条件的需求。
在施工与运维方面，随着工程经验的积累和技术进步，海上风力发电项目的建设周期不断缩短，施工效率不断提高。
同时，随着远程监控、智能诊断等技术的应用，海上风力发电项目的运维管理也日趋智能化、精细化，有效提升了项目的运营效率和安全性。
在全球范围内，欧洲是海上风力发电技术的先行者和领导者，特别是英国、德国和荷兰等国家，已经建成了一批规模化的海上风力发电场。
亚洲地区，特别是中国，近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展，已成为全球海上风力发电市场的重要力量。
浅析海上风电集电系统
上海节能浅析海上风电集电系统卢兴康上海电力股份有限公司吴泾热电厂摘要：经济的发展，人们对能源的需求日益增大。
可利用的化石燃料是有限的,且化石燃料过度使用会带来环境污染，因此，可再生能源开发利用是今后能源发展重点。
风能作为清洁能源逐渐引起了人们关注。
本文以海上风电为基础，就海上风电场集电系统的构成、海底电缆、影响集电系统的因素进行了分析探讨。
关键词：海上风电场；集电系统；海底电缆；经济DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2019.09.007Study on Offshore Wind Power Collection SystemLu XingkangShanghai Electrical Power Co.,Ltd.Wujing Thermal Power PlantAbstract:With economy develops,people’s demand for energy keeps increasing.Available fossil fuel is limited while fossil fuel overuse causes environment pollution.So renewable energy development and utilization is the key issue for future energy.Wind power works as clean energy to attract attention from people.The article is based on offshore wind power to analyze constitution,submarine cable and in-fluence factor of offshore wind power collection system.Key words:Offshore Wind Farm;Power Collection System;Submarine Cable;Economy1大型海上风电场集电系统1.1集电系统的构成海上风力发电原理是以海上产生的海风为发电动力，通过风力发电机运作，后通过一系列机械运转使其变成电能。
海上风电项目的供电与输电系统设计
海上风电项目的供电与输电系统设计近年来，随着可再生能源的快速发展，海上风电成为了清洁能源的重要组成部分。
海上风电项目的供电与输电系统设计是项目运营中至关重要的环节。
本文将针对该问题进行探讨，从供电和输电两个方面进行阐述。
海上风电项目的供电系统设计主要包括风力发电机组、变压器、中间接线装置、电流互感器、断路器等设备。
在供电系统中，风力发电机组是核心设备，通过叶轮转动产生机械能，进而通过变压器和中间接线装置将其转化为电能，最终供给区域电网使用。
为确保连续供电的稳定性，供电系统设计需要考虑风力发电机组的合理布置、变压器的容量选取、中间接线装置的合理布线等因素。
首先，风力发电机组的布置应遵循一定的规则。
一方面，风力发电机组之间应保持一定的间距，以避免互相影响。
另一方面，风力发电机组的布置应考虑风能分布的规律，避免风能资源的浪费。
因此，在供电系统设计中，需要进行风能资源评估和优化布局，以确保在最小的风能损失下实现最大化发电量。
其次，变压器的容量选取也是供电系统设计的重要环节。
变压器的容量选取需要根据风力发电机组的装机容量和工作状态来确定，以确保变压器能够承载并转换所需的功率。
同时，为了提高供电系统的可靠性和稳定性，还应考虑备用变压器的配置，以备不时之需。
在变压器的选择上，还应根据项目的经济性进行综合评估，确保满足供电负荷的需求的同时，降低运营成本。
中间接线装置是链接风力发电机组和变压器的关键设备之一。
其主要功能是将风力发电机组输出的电能进行集中输送，并连接到变压器进一步转换。
在中间接线装置的设计中，需要考虑连接电缆的安全性和可靠性，以及电缆的选取和敷设等工程技术因素。
此外，还需要合理规划中间接线装置的布置，以优化系统的电能传输效率。
除了供电系统，海上风电项目的输电系统设计也是至关重要的。
输电系统主要包括海上电缆、陆上电缆和升压站等设备。
在输电系统中，海上电缆的选择和敷设是关键环节。
海上电缆需要考虑其抗拉强度、耐海水腐蚀性、耐低温性以及电缆长度等因素。
海上风电场的发展_构成和基础形式
海上风电场的发展_构成和基础形式一、构成1.风力发电机组：这是海上风电场的核心设备，它主要由风力涡轮机和发电机组成。
风力涡轮机通过捕捉和转化风能来产生动力，进而驱动发电机发电。
目前，海上风电场主要采用千瓦级或兆瓦级的风力发电机组。
2.海上基础设施：海上风电场通常需要建设一系列的基础设施来安置风力发电机组。
这包括风力塔、风力涡轮机基座、电力输送设备、控制系统等。
海上基础设施的建设需要克服海上环境复杂性带来的挑战，如海浪、海洋生物和海底地质等。
3.电力传输系统：海上风电场发电后，需要将产生的电能传输到陆地，并与电网相连接。
为此，海上风电场需要建设一套完善的电力传输系统，包括海底电缆、海上变电站以及陆上接入点等。
二、基础形式1.浅水风电场：这种形式的海上风电场通常建设在近岸浅水区域，水深一般在30米以下。
浅水风电场的建设成本较低，施工和运维相对容易，因此被认为是海上风电场的入门形式。
然而，由于水深限制，浅水风电场的容量相对较小。
2.远海风电场：这种形式的海上风电场建设在远离陆地的深海区域，水深一般超过50米。
远海风电场的主要挑战包括施工、维护和电力传输等方面的难题，但它的优势是可以利用远离岸线的强风资源，从而获得更高的发电效率和容量。
3.浮式风电场：浮式风电场是一种相对较新的海上风电场形式，其特点是风力涡轮机安装在浮式结构上，可以在深海区域进行布局。
浮式风电场的优势在于可以充分利用深海区域的风能资源，避免了固定式基础设施的施工和运输成本，但也面临着更大的技术和经济挑战。
总体而言，海上风电场的发展取决于多个因素，包括海上风能资源、技术进步、政策支持和环境影响评估等。
未来，随着海上风电技术的不断成熟和经济可行性的提高，海上风电场有望成为可再生能源领域的重要组成部分。
海上风电系统的设计与运行管理
海上风电系统的设计与运行管理一、引言海上风电系统是可再生能源领域的一个热门话题。
在可再生能源的推广和使用中，海上风电系统作为一种相对成熟的技术，已经成功地在世界各地部署。
然而，由于海上风电系统是需要在环境恶劣的海上运行，所以海上风电系统的设计与运行管理相对于陆上风电系统来说更具有挑战性。
因此，本文将从设计和运行管理两个方面对海上风电系统进行详细的讨论。
二、海上风电系统的设计1.基础设施方面由于海上风电系统需要在海上运行，因此相比于陆上风电系统，海上风电系统的基础设施需要更加完备和坚固。
首先，海上风电系统需要有一套完备的供电系统，包括电缆、变电站和电线杆等。
其次，海上风电系统需要有一套完备的通讯系统，以确保风机之间和风机与地面的通讯畅通无阻。
最后，海上风电系统需要有一套完备的维护系统，以确保风机能够及时得到维修和保养。
2.风机方面海上风电系统的风机相比于陆上风电系统的风机体积更大，设计更为复杂。
首先，海上风电系统的风机需要特别设计，以在恶劣的海上环境下能够正常工作。
其次，海上风电系统的风机需要耐受强风、波浪等环境因素的侵蚀和影响。
最后，海上风电系统的风机需要对环境因素进行实时监测和预警，以确保风机的安全运行。
三、海上风电系统的运行管理1.数据采集和监控方面海上风电系统需要随时采集和监控风机的运行数据，以便对需要维修或更换的风机进行及时的处理。
同时，海上风电系统需要对整个风电系统的运行情况进行总体监控，以便进行预测和预警。
2.维护和保养方面海上风电系统的维护和保养更为复杂和困难。
维护和保养人员需要通过特殊的工具和设备才能完成这一任务。
同时，海上风电系统需要定期进行维护和保养，以确保风机的可靠运行。
3.安全和环境保护方面海上风电系统需要始终保持对安全和环境保护的高度重视。
因此，在安全和环境保护方面，海上风电系统的管理需要更加严格和细致。
同时，海上风电系统也需要严格遵守相关的安全和环保法律法规。
四、结论在可再生能源领域，海上风电系统是一个受到广泛关注和研究的领域。
海上风场 未来能源的重要组成部分
海上风场未来能源的重要组成部分随着全球对可再生能源需求的不断增长，海上风场作为未来能源的重要组成部分，正逐渐崭露头角。
海上风场通过利利用海洋上的风力发电，为清洁能源的发展做出了重要贡献。
本文将探讨海上风场在未来能源中的地位和前景。
一、海上风场的概述1.1 海上风场的定义海上风场指的是在大海或者湖泊等水域上安装的风力发电设施，它们通过将风能转换为电能来提供可再生的能源。
相比陆地风力发电，海上风场具有更稳定的风能和更大的发电潜力。
1.2 海上风场的发展历程海上风场的发展可以追溯到20世纪70年代初，当时英国和丹麦是第一批开始建设海上风场的国家。
随着技术的不断进步和投资的增加，海上风场的规模逐渐扩大，成为可再生能源领域的重要组成部分。
二、海上风场的优势2.1 充分利用海洋风能资源海洋上的风能资源非常丰富，相比陆地风力发电，海上风场能够接收到更稳定、更强劲的风力，从而提供更稳定的电能产量。
2.2 减轻陆地资源压力由于海上风场可以建设在较远离陆地的海域，因此可以减轻陆地资源的压力。
这对于一些资源有限的国家尤为重要。
2.3 促进经济发展建设和运营海上风场需要大量的人力和物力资源，这将带动当地经济发展，创造就业机会，并提供额外的税收收入。
三、海上风场的挑战3.1 技术难题与陆地风力发电相比，海上风场在工程建设和运维方面面临更大的技术挑战。
海洋环境的恶劣条件，如海浪、风暴和腐蚀等都对设备的稳定性和耐久性提出了更高的要求。
3.2 高昂的成本由于建设和运营海上风场需要大量资源和技术支持，所以其成本相对较高。
这是当前限制海上风场大规模发展的主要难题之一。
四、海上风场的发展前景4.1 技术革新的推动随着科技的不断进步，海上风场的技术将会不断改进和创新。
新型材料和智能化技术的应用将提高设备的可靠性和效率，从而推动海上风场的发展。
4.2 政府政策的支持越来越多的国家开始制定和实施支持海上风场发展的政策。
政府的资金援助和减税政策将为海上风场的建设和运营提供有力支持。
海上风场 解决能源问题的创新思路
海上风场解决能源问题的创新思路随着全球能源需求的迅速增长，人们对可持续能源的依赖和需求也越来越大。
而海上风场作为一种新兴的能源解决方案，正逐渐引起人们的关注。
海上风场将风能转化为电能，并将其输送到岸上供电，为解决能源问题带来了创新的思路。
一、海上风场的基本原理海上风场通过巨大的风力涡轮机将风能转化为电能。
风力涡轮机通常由三个主要组成部分组成：塔、旋转叶片和旋转机械。
其中，塔用于支撑整个涡轮机，并确保其稳定性；旋转叶片则通过捕捉风的力量将其转化为动力，并将其传输到旋转机械中；旋转机械则负责将动力转化为电能，并通过海底电缆输送至岸上。
二、海上风场的优势1.无限的风能资源：海上的位置意味着风能资源更加丰富，因为海上风场可以利用更加稳定和持续的风力来发电，而不受地面建筑物和地势的限制。
2.环境友好：与传统的化石燃料发电相比，海上风场不会产生温室气体和大气污染物。
它是一种清洁的能源形式，有助于减少人类对环境的影响。
3.提供稳定的能源供应：由于海上风场受到恒定的风力供应，因此可以提供更加稳定和可靠的能源供应。
这对于减少能源短缺和稳定电力网络至关重要。
4.节约用地资源：相比陆地建设风场，海上风场可以更好地利用海洋资源，避免了大面积土地的占用，减少对陆地生态系统的影响。
三、海上风场的挑战1.技术挑战：海上风场的建设和维护需要高水平的技术和设备支持。
面对恶劣的海洋环境，如强风、大浪等，海上风场需要具备抗风性能和耐腐蚀能力，以保证风力涡轮机的安全和稳定运行。
2.成本问题：与传统的能源发电相比，海上风场的建设和维护成本较高。
包括风力涡轮机的制造、安装、航运和维护等，都需要巨大的投资。
然而，随着技术的发展和规模化的推进，海上风场的成本也在逐渐下降。
3.环境影响：尽管海上风场是一种环境友好的能源形式，但其建设和运行仍可能对海洋生态系统产生一定影响。
因此，必须采取科学合理的管理措施，以减少对海洋生态及鱼类等海洋生物的影响。
海上风场电力系统概述
海上风场电力系统概述
王俏俏;林祺蓉;巩源泉;林琳
【期刊名称】《山东电力技术》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】由于环境气候恶劣,海上风场电力系统需要更高的可靠性.介绍海上风场电力系统的四个基本要素,对其中的关键部分和器件进行评析,对海上风场电力系统的热点技术进行论述,提出可能出现的问题,为海上风场电力系统的规划和建设提供参考.
【总页数】5页(P9-13)
【作者】王俏俏;林祺蓉;巩源泉;林琳
【作者单位】济南供电公司,山东济南 250012;济南供电公司,山东济南 250012;济南轨道交通装备有限责任公司,山东济南 250022;济南供电公司,山东济南250012
【正文语种】中文
【中图分类】TM614
【相关文献】
1.海上风电别忙“圈海”发展陆上风电为主 [J], 黄宏平
2.肩负国家海上风电技术研发使命打造中国海上风电发展的主力军——专访中船重工(重庆)海装风电设备有限公司董事长杨本新 [J], 杨文英
3.海上风场出力变化对电力系统电压影响 [J], 朱晓荣;高建涛
4.海上风电工程运营初期海洋环境影响初步研究——以福清兴化湾海上风电场一期
(样机试验风场) 项目为例 [J], 张华; 吴佳辰; 何平
5.海上风电工程运营初期海洋环境影响初步研究——以福清兴化湾海上风电场一期(样机试验风场)项目为例 [J], 张华;吴佳辰;何平
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海上分电站－单线框图
Offshore substations – single line diagram
132/33kV transformer
(Offshore and/or Onshore)
变压器
VAr compensation
~ 柴油发电机
Diesel standby generator
3.海上分电站
Offshore substations
海上分电站－介绍
Offshore substations – introduction
有一个海上分电站是必要的吗？
Is it necessary to have an offshore substation ?
如果小项目，例如，100MW以下
Also other factors such as number of cables to shore, ratings etc …
目前的趋势是在可能的情况下使用一个变压器
To date the trend has been for 1 transformer when possible
岸上分电站
onshore substation
海底集电系统
offshore collection system subsea cabling
海底高压 电缆
Subsea HV cable
岸上
Onshore
海上
Offshore
电力系统成本介绍
Introduction - electrical system costs
(Optional)
开关设备
33kV switchgear
海上分电站－一个或者两个变压器
Offshore substations – one or two transformers?
• 单个变压器，或者两个（＋）并联？ Single transformer, or two (+) in parallel? • 一个变压器－一旦有故障就是“灾难性的”One transformer - failure is “catastrophic” • 两个变压器 Two transformers • 额外成本 Extra capital cost • 针对变压器故障提高安全性 Improved security against transformer failure – 更新压器或者修理可能要数月的时间 new transformer or repairs could take months – 故障率低（1次100－150年）failure rates are low (1 in 100 - 150yrs) – 减少输出取决于变压器的额定值 reduced export depending on transformer rating • 较高的运行和维护成本 Higher O&M costs • 也有其他因素，例如连接到海岸的电缆的数量，额定值等等
Garrad Hassan
海上风场电力系统
Offshore electrical systems
内容
Contents
1. 2. 3. 4. 5. 6.
介绍 阵列电缆-集电系统 海上分电站 传输到海岸 岸上工作 总结
Introduction Onshore works Summary
Array cables – collection systems
电力收集系统－电缆安装
Electrical collection systems – cable installation
工具：多数用犁，喷射机，切岩机
Tools – mainly plough, jetter, or rock cutter …
犁
Plough
喷射工具
Jetting Tool
电力收集系统－J型管
风机
Wind turbines
不变但需要 项目技术规范
Active and project specific
可变需要项目 技术规范
Passive but project specific
不变但是不影响 项目技术规范
Active but not project specific
2. 电力收集系统
Electrical collection system
once rock or boulders are involved costs can go up dramatically and burial may not be feasible.
电力收集系统－总结
Electrical collection systems – summary
•辐射布局可用单线可达30-40兆瓦
电力收集系统－电缆保护
Electrical collection systems – cable protection
70%的电缆故障是人为造成（ 例如：捕渔装置，锚)
Approximately 70% + of cable failures are due to human activity, e.g. fishing gear, anchors.
电缆排布 transmission cables 传送电缆 offshore substation 海上分电站 onshore substation 岸上分电站 w eather 天气 其他项目 other items
array cables
占项目成本的20-30%
and typically about 20-30% of project costs
Electrical collection systems – J-tubes
内部
inside
电力收集系统－电缆J型管入口
Electrical collection systems – cable J-tube entry
若无计划，会出现问题
Very problematic once it doesn’t go to plan
其他方式包括堆石覆 盖、沙袋覆盖、和管 道
Alternately can rock dump, mattress, pipe.
调查
Survey !
其他危险，例如：沉 船、管线
Also other hazards, e.g. wrecks, pipelines
电力收集系统－成本
Electrical collection systems – costs
If the project is small, c. 100MW or less
接近海岸， 例如，15km以内
…and close to shore, c. 15km or less
按收集电压连接电网，例如：33kV
…and connecting to the grid at collection voltage, e.g. 33kV
埋在地下是最好的保护方法
Burial is the best protection.
电力收集系统－电缆保护
Electrical collection systems – cable protection
埋设成本和可行性决 定于土壤条件
Burial cost and feasibility depends on soil conditions
•J型管用于风机的出入口
J-tubes used for turbine entry/exit – fiddly !
•通常最好采用埋设方法,除非无人类活动和有良好海洋环境
Generally best buried unless NO human activity and benign sea environment
Radial strings up to about 30-40MW
•小于36kV电压最佳
≤ 36kV voltage optimal
•电缆类型： XLPE 或 EPR
Cable types can be XLPE or EPR
•安装速度大约每天1-2台风机间的连接
Installation rates of 1-2 inter-turbine lengths per day
海上分电站－平板车式结构
Offshore substations – Barrow
Heli-Lift Module E Power Transforme r
Module D Module A
Module B Module C
Module A
Auxiliar Auxiliary y Transformer Transfo rmer
36kV电缆成本：大约在每公里10万英镑（大约150万RMB）
36kV cable costs in the order of £100k per km
• 一些厂商提供更便宜价格
some manufacturers may offer better prices.
安装成本：5万-20万英镑再加每公里费用
Offshore substations Transmission to shore
1.介绍
Introduction
海上风电场电力系统
Offshore wind farm electrical systems
由四个主要要素组成
Consist of four key elements:
海上 Offshore 1. 场内电缆（电力收集系统）Inter-turbine cables (electrical collection system) 2. 海上分电站（如果有）Offshore substation (if present) 3. 输送到海岸的电缆Transmission cables to shore 岸上Onshore 4. 岸上分电站（和岸上电缆）Onshore substation (and onshore cables) 还有Also • 风机Turbines • 电网联接问题Grid Connection issues