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2021-11-16 14:25来源:北极星风力发电网关键词:2021中欧海上风电论坛日立ABB电网海上风电并网收藏点赞
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海上风电直流和交流比有几方面优势:第一,损耗比较低,高压直流柔性直流损耗不断降低,现在全站损耗可以降到0.8%以下,阀损耗降到0.6%以下。尤其远距离送电时,损耗可降低一半以上。
另外,稳定性也非常重要。柔性直流可以提供较好的电压和频率支撑,这是交流和传统直流没有的。另外海上风机组合陆上电网安全解耦,一方出现故障的时候不会影响到另外一端,海上风机出现故障不会影响整个电网送电。
目前海上风电大概三分之一通过高压直流送出,每个GW小时可以减少200吨的碳排放。日立ABB在高压自流上比较领先的企业,这方面我们有丰富的经验,60年前我们发明高压直流技术,在全球参与的超过120个高压直流工程,柔性直流也有20年历史,全球有70%柔性直流输电的业绩。现在正在实施的,有2024年的900GW,320千伏。
——日立ABB电网全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉
2021年11月16日,中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城召开。
日立ABB电网全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉出席论坛并作《海上风电输电及并网技术与工程实践》主旨演讲,以下为发言实录:
尊敬的各位嘉宾上午好!非常高兴来参加中欧海上风电产业合作与技术创新论坛!日立ABB电网有限公司是一家日立和ABB合资企业,主要业务是电网建设和发电运维等各方面一些业务。
在2050年新型能源碳中和迈进过程中,我们电力将会在整个能源系统中提供重要支撑作用,这主要体现在三个方面:1、发电侧、化石能源向可再生能源转换,这里面电力起到非常重要作用。2、用户侧,电气化,工业交通楼宇和电气化水平不断提升。3、和电有关的、互补的一些能源产业,包括能源载体,包括制氢、储能等各个方面。
我们预计到2050年,电力在整个能源需求侧会占到50%以上,所以提高电气化的效能、促进主要能源电气化转变这是非常重要的方面。未来能源系统我们认为实现碳中和的目标,实现大规模利用,一个能源平台,一个数字化平台。日立ABB专注于能源平台这个方面。
海上风电技术,持续发展过程当中第一个就是风机容量在不断的加大,现在已经有15兆瓦风机正在投入运行。同时它的机电系统我们可以做到66千伏都是比较成熟的技术。另外损耗也在不断减少,还有一个它的布局也在发生比较大的变化。
第二个方面,我们讲机电协同,66千伏变压器开关都是非常成熟技术,另外交流海上升压站现在变成产业化生产,基本上标准化设计,我们还可以做预知解决方案。
第三方面,为了促进设备可靠性,数字化变电站概念,用在海上交流变电站方面。
第四方面,悬浮式技术,我们做电气设备,从电气设备角度不管海上变电站还是风机里面电气设备,我们都有比较成熟的技术。
最后一个方面,高压直流送出,66千伏风机可以直接送到直流换流站送到岸上,另外现在2GW大功率输送,我们技术也相对比较成熟,有时候受一些电缆制造影响,但是从电气设备上是比较成熟。另外,在2GW的以上送出方面,我们还是推荐双极拓扑结构,可以减少电网发电冲击,同时保证电力送出实现最大化。
这是海上发电技术比较大的变化,从风机侧通过66千伏机电系统可以直接送到海上升压站,再通过高压直流通道通过海缆送到陆上换流站,然后电气可以接到交流电网,避免原来风机一些风险。
海上风电和交流比最大优势:
第一个,这个损耗比较低,尤其远距离送电时候,损耗降低一半以上。另外柔性直流可以提供比较好的电压和频率支撑,这可能是交流和传统直流没有的。另外一个海上风机组合陆上电网安全解耦,一方出现故障的时候不会影响到另外一端,海上风机出现故障不会影响整个电网送电。
目前海上风电大概三分之一通过高压直流送出,每个GW小时可以减少200吨的碳排放。日立ABB在高压自流上比较领先的企业,案例就是海上风电送出当中,2000年,我们第一个在丹麦叫7个GW,10.5千伏;在2011年400个GW,150千伏;2015年的时候,800GW,320千伏。这些都是投运的实现,2017年的时候做了一个916GW,320千伏的。当然现在正在实施的还有2024年的900GW,320千伏。
所以,这方面我们有丰富的经验,高压直流本身原来是日立ABB发明,60年前我们发明高压直流技术,在全球参与的超过120个高压直流工程,柔性直流也有20年历史,全球有70%柔性直流输电的业绩。
海上直流输电大家讲了,还有一些很多的特点,一个可用率非常重要,风场建完以后,可用率低就是浪费,电发不出来。
第二个,损耗,高压直流柔性直流损耗不断降低,现在全站损耗可以降到0.8%以下。阀损耗降到0.6%以下,稳定性也是非常重要。因为电力电子加上风机产生很多谐波,我们有成熟技术抑制高频振荡,实现整个无振荡的连接。
另外一个方面,海上平台造价非常高,所以海上平台小型化,也是我们一直研究一个方向。目前典型的案例,一个GW的海上风电它的直流平台能做到8000吨以下,这个远远低于我们竞争对手和同行业的水平。
我们在2GW现在正在做一些技术准备,我们还是希望采用这种双级支撑,如果一个极出现故障,另外一个极送出计划,不会让整个发电场停下来。这方面通过双极结构,对当地电网冲击也会最小化。
另外就是在设计的时候,有几个参数比较重要,最重要度电成本和初始成本,我们做一个优化。其中损耗、高性能是非常重要参数,因为直接影响到整个项目的回报。
第二个就是系统拓扑选择,什么容量、什么电压下选择什么单极、双极,对后续影响也是非常重要。
第三个部分,系统设计,过电压等等,海上风电我们作为发电厂看待,与电网还是有很大的区别,从控制保护等各个方面。这一块也是在决策时候也是非常重要的一个方面。
核心设备的选择,高可靠、低损耗和紧凑,这个也是关键点。海上风电如果需要更换一个设备或者做维修,估计最低也要100-200万元。设备可靠性非常重要。
另外一个全生命周期成本,我们设计阀、设备都是30年。振动需要非常复杂的技术进行计算和模拟,另外在中国考虑地震影响,抗震能力和抗海浪潮汐能力是两个矛盾一件事情,所以这方面需要很多技术保证整个设备运行30年。
平台小型化的设计,这里面除了整个的设备优化,还有新技术。我们现在把平台所有的开关设备都做成气体绝缘,降低整个项目造价和投资。
第二个,通过新能源高效并网与交易支撑,实现欧洲绿色发展。
因为新能源间歇性还有很多特点,需要一个有效的系统来保障整个能源的供应。另外一个方面,提高基础设施的利用率非常重要。所以这里面有几个技术:1、多端直流技术。2、直流断路器技术。3、直流电网保护,它和电网不太一样,发电作为一个能源岛,一个不同的终端也有很多技术在里面。4、高压直流所有的电气设备,我们叫气体绝缘化,减少占地面积。
这就是欧洲我们参与一些案例,在欧洲刚才讲到在苏格兰水电输电公司他们基于两端一个直流项目,未来再扩三端,五端直流,相当于多端高压直流联网,这样加大电力供应的安全,同时帮助能源之间的传输,有利于降低温室气体效应。5个系统整个控制和保护系统,还是要求很高的,包括整个系统的稳定性,需要很多的研究在里面。
我们的目标还是和大家一起,通过我们的技术创新和业务模式的创新,构建绿色能源系统共同享受低碳美好未来,谢谢大家!
(北极星根据速记整理,未经演讲人审核)
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