海上风电场送电系统与并网关键技术研究及应用

发表时间:2020/6/30   来源:《科学与技术》2020年第5期   作者:薛晓锋 陈秋銮
[导读] 随着国内生态环境破坏以及能源紧缺问题的愈发凸显,也让大众的环保意识逐步提升
        摘要:随着国内生态环境破坏以及能源紧缺问题的愈发凸显,也让大众的环保意识逐步提升,特别对于新能源的需求也更为迫切。这当中海上的风力发电是目前国内新能源领域的核心构成环节,可以有效实现经济和社会效益的双重保障。但是因为海上的情况相对比较多变,大型的电网接入工作会提升电力传输的风险性。所以,增强海上风电传输以及并网核心技术的探究力度,从而更好保电力输送品质。
        关键词:电技术;并网技术;柔性直流输电技术
        风能是国内现阶段核心发展的新能源项目之一,风电技术的全面发展可以显著缓解以往发电技术所造成的高损耗以及对于周边环境污染严重的问题,这也对于国内的经济运作有着核心的推进作用。国内具备极为优异的海上风能资源,这也充分给予了海上风电运作的核心便利基础。因此相关的专业工作人员需要进一步提升技术探究力度,从而为海上风电场输电以及并网的整体运作提供有力的技术保障。
        1 海上风电场并网技术对于电网所造成的影响解析
        开展区域范畴相对较大的海上风电并网对于整体电网系统的平稳运作会带来极大的影响。因为海上的风力能源体量较大,因此其本身也具有着不可调控的因素,所以海上风电场的电力输出往往具有着相对显著的不稳定性以及匮乏有效的延续性,整体的运作规律难以有效掌控。而当还是风电并网运作到一定体量的时候,则可以有效转变整体电网的布局状况,传统电网相关的潮流管控则也会带来巨大的改变,这无疑也给予电网系统的平稳运作带来了相对显著的影响。如下图1所示,为并网点示意图。
       
        图1 并网点示意图
        接下来本文将以柔性直流输电技术作为核心解析依据,进一步探究海上风电场并网核心技术的具体运作模式。
        2 海上风电场并网核心技术探究以及运用解析
        2.1  海上风电机组故障的穿越能力
        海上的风力发电运作和诸如火力发电等拥有着很大的本质上区别,因为风力能源其本身具有很强的不稳定性,因此人为很难进行有效管控。在电网产生区域故障的时候,电网电压数值也呈现出显著化的削减态势,风电机组也无法做出有针对性的回应,倘若持续化向外部输出电网功率,则往往概率会引发较为严重的震荡产生,这无疑会对于电网系统,乃至于整体的海上风电场造成很大的冲击。倘若风电机组其本身具有低电压的穿越能力,那么在电网系统产生故障的进程中则通常会保持相对较长周期,低电压传输不会出现与电网系统出现脱离的情况,在这个周期之中检修工作人员则可以在第一时间解决相关故障,从而让整个电网系统重新恢复常态化运作,这也是对于电网系统以及风电机组的有效防护。
        2.2  海上风电场爬坡管理能力
        海上风电场爬坡能力核心所指的是海上的风电机组会充分依据于电网系统相关的运作命令产生电力传输。传输的运作速率通常会低于相关的标准阈值要求。当海上风电场风速超出风电机组标准电力输出风速时,海上风电机组则需要做到保障不和电网产生脱离,从而更好保证火力发电的普通机组可以拥有相应的周期开展替换。针对于此项技术的整体化探究,在全世界范围内已经取得了不小的突破。比如,美国便探究了一套立足于信息终端技术来判断海上风电爬坡的预测,此项系统可以非常有效预测海上风电的爬坡几率以及输出功率的整体趋势图,同时已经在众多区域得到了全面化运用,可以提前至五到六个小时预测到爬坡时间,不过整体预测的精准度还有待进一步提升。国内在风电爬坡管控方面有了非常显著的成就,在海上风电爬坡管控中借助等级顺序来进行深度化调控,从而有效管控海上风电场当中风电机组输出力,不只是可以提升海上风电场电能输入的可调整能力,同时也可以全面提升海上风电场的爬坡管控能力。
        2.3  海上风电并网传输模式
        海上风电并网传输模式一般分为以下几种:高压交流输送电、高压交直流混合输送电、高压直流输送电。通常状况下,规模相对较小的海上风电场基本上核心运用的都是高压交流输送电模式,而某些处在海域较深位置的风电场则通常会运用高压直流的输送电模式。相对比传统的高压交流输送电模式,电压源变流器拥有着非常显著的特征。运用两极开展调配的进程当中,导线的数量一般会从原有的三条削减至两条。柔性直流输电技术如下图2所示,为其主要的技术运用。利用电压源变流器等装置,将海上风电场的整体架构交互系统和外部电网展开深入化区别,如此可以很好削减海上风电的无序性、不平稳性对于核心电网的不良影响,同时也对于海上风电场的装机容量充分起到了很好的限控效果。同时,此项技术还具备有“模块化”的现代化运作思想,因此后期进行革新和相关调控工作开展的时候,有利于电力系统快速调整,柔性直流输电技术能够独立控制风电机组输出有功和无功功率,提高电网的动态稳定性,与此同时也可以很好清除塔架的阻塞作用引起的塔架后面的风速降低的现象,从而更好的提升电能的质量。
       
       
        图2 柔性直流输电技术运用领域
        2.4  海上风电场无功补偿以及自主调控能力
        海上风电的无功补偿以及自主调控能力是柔性直流输电技术的核心性优势,柔性直流输电技术的关键运作板块在于两端的电压源变流器。变流器不只是进能量深度调控的部件,同时也也是整体化的管控单元,可以在很大程度上调控电网的无功相关的分量,从而有效的起到不俗的补偿效果。柔性直流输电技术其拥有着高频通断的功能,其开关部件是整体环节中的核心,同时是运用脉冲宽度开展调控,在不同程度的电平之间开展有效交流电压转换。与此同时借助运用脉冲宽度调控技术,可以任意转变交流输出电压的相位,从而有效实现功有功和无功功率的互相调控,也让整体的运作更具灵活性。
结束语
        综上所述,海上风电场送电系统以及并网是一套极为复杂化的工程,因此需要充分健全、深化柔性直流输电技术等相关的拓扑架构,提升海上风力机组相关并网实时追踪监测系统的整体技术水准。因此只有健全的智慧电网系统才可以全面打破海上风电运作中的各种难题,从而有效推进海上发电领域的良性化发展。
        参考文献:
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