西门子能源输电集团柴强：海上风电电网接入系统平价解决方案PMOS-北极星风力发电网

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随着平价时代到来，还有海上风电风速提高，西门子认为将来海洋风电接入系统的一个发展变化趋势，是变成模块化、小型化方案，把大的升压站变成不同的小容量的、比较标准化的升压站，可以单桩也可以导管布置，甚至可以升级塔筒组合。通过降低升压问题从而降低造价，这是交流方案。

现在传统的交流接入系统，所有的升压站设计结构很复杂，因为往往套用陆上变电站标准。另外舾装结构还有施工工艺特别复杂，造成交叉施工，施工周期长，施工质量和施工进度很难保障，这是目前现有的一个最大设计痛点。

针对痛点，为了适应中国目前海上风电平价的系统接入要求，西门子在去年开始立项进行平价电网接入系统研发，称之为预装式模块化方案（PMOS）。到今年开始这个产品正式落地。具有模块化、预制设、即插即用、标准化4个特点。

——西门子能源输电集团海上风电业务总经理柴强

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，西门子能源输电集团海上风电业务总经理柴强出席论坛并作《西门子能源海上风电电网接入系统平价解决方案》主旨演讲，以下为发言实录：

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柴强：各位领导和专家下午好！我给大家汇报的是西门子能源海上风电电网接入系统平价解决方案。

首先介绍一下西门子能源发展里程碑，第二部分是西门子从90年开始，海上风电接入以来一些发展趋势。最后是针对国内海洋风电平价我们自己提出一个解决方案。

第一部分，西门子从事海洋风电业务，从90年代开始已经最先在欧洲接入海洋风电。一直到从07年，我们正式拿到第一个110海洋风电风电场项目以来，从2010-2013年，到了2016年我们真正在中国开始了第一个海洋风电项目——鲁能东台项目。为了适应中国目前海上风电平价的系统接入要求，我们在去年开始立项进行平价电网接入系统研发，称之为PMOS。到今年开始这个产品正式落地。

从西门子在中国大陆业绩来看，目前为止我们做了36个项目，其中有24个项目已经并网了，总订单数量超过了1000万千瓦，目前已经完成接近700万千瓦。目前包括国内几乎90%以上的开发商、业主，我们都与其进行海洋风电合作。

西门子目前遵循两个技术路线，这两个技术路线现在目前国际和国内都在通用的：

一是传统的交流系统接入方案，从原来330千伏演变到现在660千伏，通过高压海缆输送上岸，目前国内最通行，使用最多。

二是海上通过换流站变成直流之后，通过直流海缆输送上陆，陆地上有一个接受端变成交流电再上网。目前这两个技术路线，西门子在欧洲都已经有了实际应用，在国内还是交流220千伏为主。

现在这两个技术路线，使用分界点在哪？传统是分界点两个80%，海缆速度超过80公里，输送超过80安千伏时候是一个分界点，这个是5年前。现在功能情况在欧洲、英国、德国，实际上我们用了150千伏和220千伏交流输电线路已经输送超过100公里。现在随着技术发展，交流和直流成本的不断变化，将来这个交界值还会变。我们认为在100公里输送海缆100万以上容量，有必要采用柔直的方案。

这是西门子认为将来海洋风电接入系统的一个发展变化趋势。底下这部分我们叫HVAC交流部分，现在流行是集中一个海洋升压站，将来通过高压交流海缆把它输送上陆。随着平价要求，还有海洋风电风速提高，我们认为将来趋势变成模块化、小型化方案，把大的升压站变成了不同的、小容量的、比较标准化的升压站，可以单桩布置也可以导管布置，甚至可以升级塔筒组合。这样降低升压问题降低造价，这是交流方案。

传统方案，交流升压以后变成大的换流站，我们认为这个发展趋势是将来直流这部分，也变成了小型化、模块化，另外交直流一体化设计，不需要单独交流站和换流站。降低造价。

现在传统的交流接入系统，所有的升压站设计结构很复杂，因为采用标准往往套用陆上变电站标准。另外舾装结构还有施工工艺特别复杂，造成交叉施工，施工周期长，施工质量和施工进度很难保障，这是目前现有的一个最大设计痛点。

针对痛点，我们开发出预装式模块化方案。有以下4个特点：

1、模块化，除了变压器等和传统平台不一样，完全暴露在海洋大环境里面室外布置以外，其他的电气件，与其他辅助电气设备全部预制舱里配置，每个舱里有不同的电气功能。

2、预制设就是传统工厂生产，生产完以后在平台上进行交叉施工，进行单线式生产方式。这有好多交叉施工工作量，我们现在把它进行预制舱内，在工厂内进行安装，所有预调试在工厂内进行，生产进度和生产质量和所有的工人安全和设备安全都能得到充分保障。这是预制设。

3、即插即用，各个模块之间的电气连接，到了海工基地，放在平台上之后，全部是干湿插拔的电缆终端。包括220和330的电缆，这样它的连接和将来到了海上解裂的时候非常快。

4、标准化，无论集装箱还有连接件、密封件，都是采用目前成熟现有的工业产品，主要为了达到可靠性高，同时能够把成本和经济性得到非常好的控制。

同时我们的设计基于国内升压站标准，一个是广东院推荐国标，一个是行业标准，还有一个是中国船级社规范。

这个是主结构钢结构设计，我们只有一层设计甲板，另外一层是辅助做电缆结构用的。而且主设备，比如说变压器布置在整个钢结构承力中心，将来到了海上可以整个模块更新设备更换，不需要在平台上进行运维，只需要一个模块在工厂里面做好可以快速解裂，快速重新组合，这样可以有效的节省我们的维修时间。

与传统相比，PMOS平价解决方案，它的生产的线是并行的，预制舱模块和电气设备，还有钢结构平台，可以同时展开，这样可以大大节省整个制造设计，我们估算，从技术冻结到整个下水30个星期之内完成整个项目组块制造加工和安装调试。

这个做了对比，传统升压40万的变电站，35变220的。它和PMOS数据比较，大家可以看到首先它的数据从24米×24米，变成了16×16，平台从三层半平台变成了两层平台，整个体积重量很大下降，传统平台重量从3250吨我们现在做到2000多吨，可以至少节省1200吨到1300吨。总的来说整个和传统设计，PMOS方案可以把体积重量建设周期节省30%以上，我们估算造价可以节省25%。

这几个设计，目前我们现在按照国内设计规范，现在做到中国船级社认证，已经拿到300兆瓦和500个兆瓦认证，后面还有1000万风场还在做。谢谢大家！

（北极星根据速记整理，未经演讲人审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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