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柔性直流输电,海上风电送出工程的新方向?

   日期:2020-11-10     来源:南方能源观察    浏览:3197    评论:0    
随着全国海上风电进入规模化发展阶段,未来深远海区域将是开发的重点,如何选择更加经济的送出方案成为业内关注的焦点问题。

相比陆上风电,海上风电的送出工程更为复杂。风机的输出电压需要先通过35kV集电线路汇集至海上升压站,再经海上升压站并通过220kV海底电缆接入陆上集控中心。

这意味着离岸距离越远的深远海项目,送出工程的成本越高,并且不同的送出方案也会影响项目的收益,所以对于开发业主来说,在成本与收益之间选择合适的送出方案至关重要。

海上风电的送出主要分为交流和直流两种方式。交流送出系统相对简单,成本较低,但受输电距离、容量以及电压等级的限制,适用于容量较小的近海风电项目;直流送出则不受输电距离的限制,更适合离岸距离较远的大容量深远海项目。

由于目前国内并网的海上风电项目多位于近海浅水区域,所以交流输电的送出方式最为普遍。有研究表明,对于离岸距离超过70公里、容量大于40万千瓦的海上风电项目,相比交流输电,柔性直流输电更具经济性和可靠性。

截至目前,国内已经启动了如东和射阳两个海上风电柔性直流输电示范项目的建设。据了解,三峡新能源也在考虑将柔性直流输电应用于汕头海上风电项目。

尽管国内目前尚未有海上风电柔性直流输电项目正式投运,但由于陆上柔性直流输电项目起步较早,已经积累了丰富的工程经验,也为应用于海上风电项目的集中送出奠定了技术基础。

早在2013年,南方电网南澳±160千伏多端柔性直流输电示范工程就正式投运,这是世界上第一个多端柔性直流输电示范工程。示范工程落地于此,与南澳的海岛性质和电源结构密切相关。

受台湾海峡“狭管效应”的影响,南澳风电场全年平均风速在8.5米/秒至10.5米/秒左右,优良的风资源是南澳发展风电得天独厚的条件。

自1989年第一台风机投产发电,经过数十年发展,南澳岛内风电装机容量已经达到17.17万千瓦,远超岛内用电负荷。风电在为南澳提供清洁电力的同时,却也因为出力的波动性对电力系统的稳定运行产生不利影响。而柔性直流输电的特性在于能够独立控制有功和无功功率,稳定系统的电压,所以示范工程的落地提升了南澳岛风电的消纳水平。

据汕头供电局变电管理一所柔直巡维中心站副站长曾建兴介绍,南澳多端柔性直流输电示范工程包括塑城、金牛和青澳三个换流站,另外远期规划了塔屿换流站。分布于南澳岛上各处的风电场,通过青澳和金牛换流站接入,再通过塑城换流站输出。该工程有14项不同的运行方式,有效地提高了南澳岛供电的可靠性。

这项示范工程的作用远不止于此,随着海上风电开发逐渐走向深远海,柔性直流输电为海上风电的送出提供了一种新的选择。

此外,柔性直流输电还有提高风电电能质量、提升消纳水平的优点,这对于面临补贴退坡的海上风电非常重要。减少弃风,提高风场利用小时数有利于增加项目收益,减轻开发企业补贴退坡后的财务压力。

虽然柔性直流输电技术相对成熟,但成本仍然是制约其大规模推广的主要因素。以如东海上风电柔直示范项目为例,该项目担负三个、总装机容量110万千瓦的风电场的电力送出,送出项目动态总投资约47亿元,约合4300元/千瓦。

也有专家认为,随着海上风电的进一步推广,加上市场充分竞争,未来单位千瓦动态投资有希望降到3500元/千瓦以下。 
 

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