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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)
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海上风电的平价,通过维斯塔斯的经验,主要要实现全生命周期的优越性,也就是说要实现更好、更安全、更快。维斯塔斯最近在德国的90万千瓦的海上风电项目中已经实现了平价,地点北海,该项目使是维斯塔斯的15MW的风机,这也是全球比较大的海上风场之一。事实上,我们是把海上的很多作业搬回到了陆上海上风电生产基地之中,在陆上基地的预安装,这个概念对于海上风电的降本非常重要。
漂浮式适合水深60米以上,战略意义显而易见,全球可开发的海上风电资源水深超过60米的资源超过70%,需要可靠、低成本、规模化的漂浮式的海上风电技术。巨大的市场潜力激发了各个国家和行业各个公司在全国各地进行示范和开发。漂浮式海上风电成为壳牌发展重点以后,我们迅速投资,因为需要很多各方面的经验及各个产业链的整合,几乎是同步在进行漂浮式项目的技术开发试点及规模化的大型项目的开发。
在大丰园区,金风科技从2兆瓦到6.7兆瓦累计生产了6500台风机,而且还在盐城的试验基地开展包括高精度传动、变桨试验台等等。目前,海上风电制氢及海水淡化已经在盐城开始了,下一步,我们在盐城开展海上风电制氢进行研究,未来海上风电制氢如果不需要长距离电网传输未来可期。
漂浮式的项目是我们的下一个前线,我们要不断的向深海方面扩展延伸,也准备好更大的漂浮式项目。今天,很多的解决方式仍等待着被发明出来,如更优化的流程和创新,关于漂浮式基础、形效的保障、风机设计,这些我们在2022年有更多的投标项目要实现。
更大的平台我们推出了12MW,11MW已经完全商业化了,明年3月会发运到国内国际市场。更远期的产品,明年和后年会推出的12-20MW级别的,我们在研究一个更大型的漂浮式的海上风电,最大可以做到32MW,也是我们未来海上风电一个大的趋势。
目前,龙源、上海电力、三峡、华能等6个风场、140万千瓦已建成并网发电。龙源、三峡、国能等4个风场1100千瓦即将建成并网。今年底大丰海上风电装机规模将达250万千瓦,占盐城市50%。“十四五”期间大丰区海上风电规划容量是697万千瓦,近海是307万千瓦,远海是390万千瓦,将为海上风电产业强链、补链、壮链提供有利的资源支撑。
据了解,十四五期间,港开区近沿海海域可规划海上风电装机容量达到了310万千瓦,对深远海的可规划建设容量超过千万千瓦,我们正在申报200万的深远海示范项目,这都要在十四五期间实施。
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