1978年,世界上第一座
风力发电站在丹麦建成。随后,英国、德国、日本、美国等国也相继加入了风电研究的浪潮。在中、美、欧等国家和地区的推动下,风电迎来了高速发展。截止2018年,世界风电装机容量已接近6亿千瓦,并仍保持快速增长的趋势。
与世界各国相比,中国风电技术起步较晚,始于上世纪80年代。截止2019年9月,中国风电装机容量已超过1.9亿千瓦,是世界第一风电大国。风电成为仅次于火电和水电的国家第三大主力电源。
海上风电,作为中国风电发展的下一个至高点,是我国实现能源结构转型的重要手段。
与陆上风电相比,海上风电具有几个优点:风力大、风密度大、风力比较稳定;离负荷中心近,不需要长距离大容量的输电线路;节约资源、节约土地,是最具发展潜力的清洁资源之一。
随着海上风电的迅速发展,对各方面技术要求进一步提高,当前制约海上风电发展的一项关键技术是并网发电。风电并网主要有3种方式:交流并网、常规直流并网、柔性直流并网。
交流并网,要求风电场与所连接的交流电网需保持严格同步,但随着风电场规模的扩大,交流并网存在的电压和频率稳定性问题,成为限制其发展的主要因素。
常规直流并网,采用直流方式并网,风电场与电网无需保持同步。但常规直流不具备发出无功的能力,且易发生换相失败,占地面积较大。因此不适用于海上风电场并网。
柔性直流输电作为新一代直流输电技术,继承了常规直流并网优点的同时,避免了常规直流并网存在的问题。柔性直流”一词来源于英文flexible,是20世纪90年代兴起的以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术。它采用最先进的电压源型换流器(VSC)和全控器件(IGBT),是输电技术的一次升级。
柔性直流输电技术优势:
1、 通过直流方式并网,无需风电场与所连接的交流电网保持同步。
2、采用以IGBT为代表的全控型器件,能够独立的控制换流器的无功功率,为风电场提供动态无功支撑。
3、具有良好的故障穿越性能,能够最大限度地隔离风电场和并网交流电网故障时的相互影响,没有换相失败的风险,减小了风机因低压脱网的概率。
4、占地面积小,适合海上风电场的应用。
5、能够在风电场发生严重故障时,为风电场母线充电实现故障后的快速恢复。
2019年7月,国内启动多个海上风电柔性直流输电项目,包括:如东海上风电柔性直流输电示范项目、射阳海上风电场柔性直流输电项目。这些项目的启动,标志着中国海上风电柔性直流输电时代的到来。