日立ABB电网全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉：海上风电输电及并网技术与工程实践

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）