海上风电输电与并网关键技术研究

海上风电输电与并网关键技术研究

发表时间：2019-04-03T09:59:32.597Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：李飞

[导读] 摘要：在所有可再生能源中，风力发电是拥有相关技术最为完善的发电方式，同样也是最具潜力的能源开发方式。

（山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100）

摘要：在所有可再生能源中，风力发电是拥有相关技术最为完善的发电方式，同样也是最具潜力的能源开发方式。当前世界对能源资源需求迫切，由于海上存在丰富的能源，可以被利用非常多的风能，所以有非常多人进行研究海上风电输电并网关键技术。文章则对海上风电输电并网的研究进行了分析。并对现有的相关技术进行分析和总结。最后提出海上风电的发展仍需要进一步提升的结论。

关键词：海上风电；并网技术；海上变电站；风电的研究

引言：与陆上风电发展对比，我国相关的对于海上风电发展的研究仍比较落后。海上风电并网的研究预测等技术还处于初级发展阶段。然而随着国家逐渐发展海上能源技术，就急需相关人员尽快研究海上发电技术。文章就介绍了海上风电输电并网方面的技术的发展，并且对未来海上风电输电并网的发展给予期许。

一、海上风电输电技术

1.1 高压交流输电技术

要进行海上高压风电交流输电需要满足许多条件，要保障海上风电并网的电质量，要平衡电压电流。除此之外，因为电网与电场之间的作用是共同作用的，可以相互影响，当电压差突然过大或过小都会产生不良作用。更会造成在风电输电的整个过程产生的安全隐患。基于以上情况，就更需要海上风电场具备较强的防控能力。

1.2 高压直流输电技术

然而如果海上风电站距离岸边超过最高限度。那么采取当高压交流输电就难以实现远距离输电。也因此高压直流输电就具有输送距离远的优点。那么我们也可以说，高压直流输电就将成为未来海上输电的重要方式。

1.3 其他输电技术

而除了交流输电，直流输电等常见形式之外，还有分频输电和多相输电等方式。分频输电技术可以不提高电压减低输电频的方式进行输电。运用这种方式可以减少输电的路数提高输电频率，并且还可以提高线路的使用寿命。但其也有一些缺点，运用该技术会使低频变压器的花费增多。多相输电是指相数多于三相的输电技术，其技术具有提高输送效率的优点，但是由于相数的增多，会导致故障事故的增加，使操作更加困难。结合以上数据，考虑到资金、应用性来看，在以后海上输电仍以高压直流输电和高压交流输电为主。而由于海上风电技术的逐渐发展，未来海上风电场的规模应该更大，距离岸边更远的方向发展。那么海上风电直流输电的优势便凸显出来。

二、海上风电集电与变电设计技术

海上风电场电气系统由海上风电场集电与变电系统组成，其具有电气设备完善，连接方式复杂的特点。而海上风电场集电系统和海上升压站设计两部分。

2.1 海上风电集电系统设计技术

因为海上风电场运行复杂，海上条件较大，所以如果系统发生故障，则很难进行维护，并且进行维护的耗费也会加大。因此，要想使海上输电系统平稳运行，就需要更加维护集电系统。集电系统的优化技术包含系统优化、设备选型等。虽然当前相关技术已经取得了一定成绩，但仍需要结合相关实践取得的经验来进行进一步优化。海上风电场集电系统任务是将各风电机组输出的电能通过中压海底电缆汇集到海上变电站的汇流母线。

2.2 海上风电变电系统设计技术

自从我国发展海上输电技术以来，目前已经有多座海上电站建成并开始使用。而英国等欧洲地区则是我国海上电站的主要建成地。在实际应用中，工作人员通常会通过分析风电场位置，环境规模，地形等因素综合考虑设计、施工、运行、资金等情况对海上输电站进行优化选址。而在海上输电站内部设计建设过程中，合理的电气主接线方案和设备选型对提升变电站的可靠性。

三、海上风电功率预测技术

3.1 区域海气耦合模式研究

根据相关数据，，海上不受地形和植物、建筑等外部影响，海上流速较小，风电机影响距离远，范围大。同时由于海上会出现台风，波浪，大雾等恶劣环境都会使发电站运行受到不利影响。这些环境影响都会使得监测结果不同于陆地。同时由于海上环境复杂，海洋状况和大气之间都会相互制约，相互影响。基于海洋–海浪–大气模式耦合的数据模式，不仅可以改良风场和水汽运输的能力。而且可以通过海–气等物理过程来预报天气。当然由于海上风电预测的发展比陆地上相关技术发展较晚，还不能完全满足实际工程的需要。

3.2 台风预测技术

为了增强风电并网安全运行，则需要提高风电功率的预测准确程度。提高气象预报的精确程度，提高相关数据的分析编辑，来提升系统的自我保护能力。

四、海上风电集群控制技术

4.1海上风电控制技术

海上风电远程集群控制的目的，是将地舆上相邻、特性上相关且拥有1个共同地点接收的风电场集群进行整体分析、集中控制处理，以至于控制出力的周期性和运动性，以形成在规模和外部控制特性等与常规电厂类似的电源，具备灵活响应电网改动与控制的能力。海上风电集群控制技术按照功能可分为有功控制技术、无功控制技术及安全稳定控制技术。

4.2 海上风电有功控制技术

海上风电场的远距离有功控制技术大都被采用于海上风电，让风电集成系统能够在最大发动状态下参加各种系统调整、调频以及在特殊状态下的响应电网的活动。我国为了规范风电并网技术的应用，制定了国家相关的数据标准，并将其纳入法律规定。而根据国家电网发布的官方制度法规，都规定了电网场在运行过程中的准确的输出功率等数据。并且国内外学者都也研究了有功控制研究技术中相关的风电机组的运行状况。不仅这样，相关专家学者都将研究重心放在单个的电场。现在现有的功率分配的算法粗略可以分成加权和数学规划两种算法。其中平均分配，按风电场比例容量分配的为加权电场。这种算法操作简单，容易完成。而数学规划法则是从不同数据中选择最合适

的技术对目标进行优化。要想对风电站进行有功控制，就需要控制到系统全面的设计改善。对系统控制进行综合考虑，并在有限的资源技术的条件下保障系统的稳定性。与此同时，我们还要对风电场未来可能会发生的事情进行预测，并想办法解决。并且通常风电集群有功分配策略也应充分考虑到现有的实际情况，合理安排通电功率，保障安全。

结束语：

伴着我国海上风电规模的不断增加，在未来我国海上风电并网运行的相关缺陷也会渐渐显露出来，而这也一定会成为相关行业发展运行的热点和研究关注的重点。可以说，未来的研究任重道远。

参考文献：

[1]迟永宁，梁伟，张占奎，李琰，靳双龙，蔡旭，胡君慧，赵生校，田炜.大规模海上风电输电与并网关键技术研究综述[J].中国电机工程学报，2016，36（14）：3758-3771.

[2]高垚.海上风电输电与并网关键技术研究[J].河南科技，2018（13）：139-140.