目前,66kV电压等级系统已经逐渐在新建的
海上风电场开始应用,但是,对于海上风电输电系统的探索不会停止。今天,小编给您带来了一种全新的概念——直流场内输电系统。
海上风电输电系统可以有交流、直流、交直流混合等,理论上,以下五种输电模型都是可行的。
1、
风机输出为交流,经交流33/66kV汇集,升压至交流220kV,以交流电输送至电网,这是目前使用最为普遍、成熟的技术;
2、风机输出为交流,经交流33/66kV汇集,升压至交流220kV,在换流站变为直流±320kV,以直流输送至电网,这在德国、荷兰广泛应用,技术已接近成熟;
3、风机输出为直流,经中压直流汇集,变为交流并升压至220kV,以交流电输送至电网;
4、风机输出为直流,经中压直流汇集,升压至直流±320kV,以直流输送至电网;
5、风机输出为直流,经中压直流汇集,并直接输送至电网。
经济可行性
首先看图。一个典型风场,上图为离岸50km,下图为离岸100km,灰色部分为工程造价,橙色部分为全生命周期线损导致的经济损失,蓝色部分为全生命周期故障导致的经济损失。
比较这两张图可以看到,第4和第5(分别为上面提到的形式4和形式2)线损在离岸距离增大时,对全生命周期成本影响较小,形式2为现有技术,而形式4最有可能接近甚至低于目前已经成熟的技术,未来存在潜力。
当然,随着未来风机单机容量的增长,场内电缆数量的减少,形式5,即直流中压电缆直送陆上换流站的成本也有较大的下降空间。
技术可行性
对于以上输电形式3~5,技术上还远未达到应用的程度,主要有一下4个技术难点——
海上直流升压站,在学术研究阶段,技术不成熟
直流保护系统,已有产品,但成本过高
直流风机系统,技术不成熟,且风机厂家缺乏研发动力
中压直流电缆,技术接近成熟,但缺少量产和应用经验
对于以上这些技术难点,期待Carbon Trust这样的机构能牵头,联合供应链上的公司,尤其是风机制造商,共同攻克。