基于全生命周期成本的海上风电并网方案优选分析

第45卷第21期电力系统保护与控制 Vol.45 No.21 2017年11月1日 Power System Protection and Control Nov. 1, 2017 DOI: 10.7667/PSPC161819

基于全生命周期成本的海上风电并网方案优选分析

张昭丞1，郭佳田2，诸浩君2，艾 芊1，高 扬1

(1.上海交通大学电气工程系，上海 200240；2.上海绿色环保能源有限公司，上海 200090)

摘要：针对海上风电并网方式选择问题，建立了基于全生命周期(LCC)成本的并网方式优选模型。通过一个装机容量250 MW、离岸距离70 km的海上风电场算例，比较分析了交流并网方式和柔性直流并网方式的LCC成本经济性优劣。结果表明，尽管交流并网方式初始投资高于柔性交流并网方式，但运营过程中的成本明显小于柔性直流方式，因而在算例项目中采用交流并网方式更具经济性。在此基础上，综合考虑经济性和传输能力因素，建立并网方式优选模型，为实际工程中并网方式选择提供参考。

关键词：海上风电；柔性直流；全生命周期成本；优选模型

Optimization scheme of offshore wind power grid connection based on LCC model

ZHANG Zhaocheng1, GUO Jiatian2, ZHU Haojun2, AI Qian1, GAO Yang1

(1.Department of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240, China;

2. Shanghai Green Environment Protection Energy Co., Ltd., Shanghai 200090, China)

Abstract: For the scheme selection of offshore wind power grid connection, an economical comparison model based on the life cycle cost (LCC) is established. A comparative analysis of the pros and cons of HV AC and VSC-HVDC using an offshore wind farm with capacity of 250 MW and 70 km distance from the shore. The results show that, although initial investment of the HV AC is much higher, but in the operation cost the HV AC significantly less than the VSC-HVDC, so it’s a better choice using the HV AC in this project. Furthermore, considering the factors of economy and transmission capacity, the optimization scheme of offshore wind power grid connection based on LCC model is established, which can provide reference for the actual project in the future.

This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51577115).

Key words: offshore wind power; VSC-HVDC; life cycle cost; model of optimization selection

0 引言

海上风电场具有风速高、风力稳定、利用小时数高、空间广阔、适宜大规模开发等特点，其开发和利用受到了广泛的关注[1-2]。我国海上风力资源丰富，且大多集中在东南沿海一带，靠近负荷中心，因此开发海上风电对我国具有重要的现实意义。

目前，海上风电并网方式可分为高压交流输电方式(High V oltage Alternating Current, HV AC)、高压以及其他输电方式[3]。HV AC系统是海上风电并网直流输电技术(High Voltage Direct Current, HVDC)方式中发展较为成熟的一种技术，具有结构简单、

基金项目：国家自然科学基金(51577115)；国家重点研发计划(2016YFB0901302)；上海市科委科创项目(16DZ1203504) 工程造价低等特点，目前大多数建成的海上风电场均采用这种并网方案[4]，但是由于高压交流电缆电容充电电流的问题，方案实施过程中需要加装无功补偿设备。HVDC系统主要有两类：传统直流输电(LCC-HVDC)和柔性直流输电(VSC-HVDC)，其中LCC-HVDC[5]需要安装大量滤波和无功补偿装置，大大增加了海上平台的体积和海上施工的复杂程度，迄今为止LCC-HVDC技术并无海上风电工程的应用先例。与LCC-HVDC相比，VSC-HVDC不存在换相失败问题，可独立调节有功和无功功率，谐波含量少，可提高低电压穿越能力[6-8]，适合构成多端直流输电系统[9]，因而在海上风电并网的研究中获得了广泛的重视与认可。目前欧洲已有多个采用VSC-HVDC方案的海上风电场并网运行，规划中的欧洲超级电网也将大量采用VSC-HVDC技术[10]。除交

万方数据

海上风电输电与并网关键技术研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/fd4257659.html, 海上风电输电与并网关键技术研究 作者：高垚 来源：《河南科技》2018年第19期 摘要：风力发电是新能源领域中最成熟的发电方式之一，相关行业也获得了较快的发 展。海上自身具有丰富的风力资源特征，因此，关于海上风电的输入电能和并网问题逐渐成为风电发展的主要研究方向，并引起了相关专业人士的关注和重视。对此，本文从海上风电输电与并网关键技术的角度出发，对其进行深入、详细的探讨，以便从中寻找更多新颖、高效的方法，从而推动海上风电相关电网行业持续不断向前发展。 关键词：海上风电；并网；关键技术 中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）19-0139-02 Research on Key Technologies of Offshore Wind Power Transmission and Grid Connection GAO Yao （Fujian Zhongmin Offshore Wind Power Co.， Ltd.，Putian Fujian 351100） Abstract： Wind power generation is one of the most mature power generation modes in the new energy field， and the related industries have also gained rapid development. The sea itself has rich characteristics of wind resources. Therefore， the problem of the input power and grid connection of the offshore wind power has gradually become the main research direction of the development of wind power， and it has aroused the concern and attention of the related professionals. From the point of view of the key technology of offshore wind power transmission and grid connection， this paper made a thorough and detailed discussion on it so as to find more novel and efficient methods， so as to promote the continuous development of the offshore wind power related power grid industry. Keywords： offshore wind power；grid connection；key technologies 伴隨社会经济的快速发展，能源的消耗量也呈现出上升的趋势，以往石油、煤炭等相关资源的过度开发，使得人们不得不积极寻找、探索新能源。新能源种类非常多，如风力资源具有绿色环保的重要作用，是一种可循环使用的能源，因此，风力资源逐渐引起了相关部门的重视。近些年，随着科学技术的不断进步，风力发电开始逐步向海上风电这个方向发展。然而，我国海上风电还处于发展阶段，自身存在很多不足之处，需要对其进行改善，尤其是海上风电并网相关技术，对整个海上风电电网行业的长久发展具有重要作用。

风电并网技术标准(word版)

ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布

DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:

前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平

我国风电电价构成与变动分析报告

我国风电电价构成及变动分析 一、概念界定 目前，对于风电电价的分析经常会提到两个常用的概念，一是目标电价，二是基准电价。因此，在进行风电电价分析之前有必要首先对这两个概念进行界定。 (一)目标电价 目标电价的基本含义是指当风电厂在一系列政策和措施的作用下，其上网电价达到或相当于新建火电平均上网电价时的电价，即称之为风力发电的目标电价。目标电价并不是价格分类上的一个类别，而仅仅是为了适应研究分析而设定的一个虚拟价格。它的高低主要取决于火电电价的水平的变动，因此，时期不同，目标电价也不同。另外，目标电价还存在地区上的差异，因此，地区不同，上网电价亦不同。 目标电价的确定实际上就是确定全国火电平均电价。一般来说，选择目前全国最常见的主力机型之进行计算，使结果具有较大的代表性。 国家计委能源研究所在2002进行的《中国风力发电经济激励政策》研究中选择无脱硫设施的燃煤机组为比较对象，并将其上网电价设定在0.35元 /kWh。

这就是说，如果风力发电上网电价能降低到0.35元/kWh，即意味着风力发电达到了可以同常规火力发电相竞争的水平。这一电价，即为风力发电的目标电价。 (二)基准电价 基准电价是指在不考虑任何优惠政策、完全按照商业化方式运行条件下的上网电价。要正确确定基准电价，首先需要设计一个既能反映现实情况、又能代表未来发展方向的方案，以便为进一步的计算分析和比较提供科学的基础。在研究中首先确定基准方案及其参数，在这个过程中要考虑机组的大型化和风电场的大型化的趋势。 国家计委能源研究所在2002进行的《中国风力发电经济激励政策》研究中假定风电场规模为100MW，选用167台单机容量为600KW的风力发电机组进行测算，结果是：发电成本0.32元/kWh(20年平均)，平均含税电价0.642元/kWh(20年)，平均不含税电价0.548元 /kWh(20 年)。 二、风电电价的构成和影响因素 (一)风电电价的构成 中国现行的财务核算体制下，风电电价由以下部分构成：

风电光伏技术标准清单

风力发电工程 序号专用标准名称标准编号备注 一综合管理 1 风力发电工程质量监督检查大纲国能安全[2016]102号2016-04-05实施 2 风力发电工程建设监理规范NB/T 31084-2016 2016-06-01实施 3 风力发电工程施工组织设计规范DL/T 5384-2007 4 风电场工程劳动安全与工业卫生验收规范NB/T 31073-20152015-09-01实施 5 风力发电企业科技文件归档与整理规范NB/T 31021-2012 二社会监督 1 电力业务许可证管理规定国家电监会令第9号2005-10-13实施 关于印发风电场工程竣工验收管理暂行办法和风电场项目后评 2 国能新能[2012]310号 价管理暂行办法的通知 三消防工程 1 风力发电机组消防系统技术规程CECS 391:20142015-05-01实施四风电工程专用标准 1 设计标准 风电场工程勘察设计收费标准NB/T 31007-2011 风电场工程可行性研究报告设计概算经编制办法及计算标准FD 001-2007 风电场工程等级划分及安全标准（试行）FD 002-2007 风电机组地基基础设计规定（试行）FD 003-2007 风电场工程概算定额FD 004-2007 风力发电场设计规范GB 51096-20152015-11-01实施风力发电厂设计技术规范DL/T 5383-2007 风电场设计防火规范NB 31089-20162016-06-01实施风力发电机组雷电防护系统技术规范NB/T 31039-2012 风电机组低电压穿越能力测试规程NB/T 31051-2014 风电机组电网适应性测试规程NB/T 31054-2014 风力发电机组接地技术规范NB/T 31056-2014 风力发电场集电系统过电压保护技术规范NB/T 31057-2014

中国海上风电行业发展现状分析

中国海上风电行业发展现状分析在过去的十年中，风力发电在我国取得了飞速的发展,装机容量从 2004年的不到 75ＭＷ跃升至 2０15上半年的近 125GＷ,在全国电力总装机中的比重已超过7％，成为仅次于火电、水电的第三大电力来源。 2014 年全球海上风电累计容量达到了 875９MW，相比２０13 年增长了24.3%。截至２01４年底全球91%（８０45MW）的海上风机安装于欧洲的海域,为全球海上风电发展的中心。我国同样具备发展海上风电的基础,目前标杆电价已到位，沿海省份已完成海上风电装机规划，随着行业技术的进步、产业链优化以及开发经验的累积，我国海上风电将逐步破冰，并在“十三五”期间迎来爆发，至202０年30GW的装机目标或将一举突破。 陆上风电的单机容量以 1．5MW、2MW类型为主，截止至2０14年我国累计装机类型统计中,此两种机型占据了８3％的比例。而海上风电的机型则以２.5~5MW为主，更长的叶片与更大的发电机,对于风能的利用率也越高。 20１4年中国不同功率风电机组累计装机容量占比 ２０１4年底中国海上风电机组累计装机容量占比

在有效利用小时数上，陆上风电一般为１８００~２200h，而海上风电要高出20%~30％，达到２50０ｈ以上，且随单机规模的加大而提高。更强更稳的风力以及更高的利用小时数,意味着海上风电的单位装机容量电能产出将高于陆上。 我国风电平均利用小时数及弃风率 根据中国气象局的测绘计算,我国近海水深 5-5０米范围内，风能资源技术开发量约为５０0ＧW(扣除了航道、渔业等其他用途海域,以及强台风和超强台风经过 3 次及以上的海域) 。虽然在可开发总量上仅为陆上的 1/5,但从可开发/已开发的比例以及单位面积可开发量上看,海上风电的发展潜力更为巨大，年均增速也将更高。 一、全球海上风电发展现状 2014年全球海上风电累计容量达到了87５9MW,相比201３年增长２4．3%。在新增装机量上,２014全球新增装机1713ＭW,相比２0１3年的１567MW更进一步。欧洲为全球海上风电发展的中心。 201４年全球新增装机容量的１７13MW中,英国、德国、比利时共占了 1483.4ＭW，占比 8６.6%；其余为我国的 229.3MＷ,以及其他一些国家的小容量试点项目。

截至2017年8月我国在建海上风电项目概况

截至2017年8月我国在建海上风电项目概况

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截至2017年8月我国在建海上风电项目概况 截止2017年8月31日，我国开工建设的海上风电项共19个，项目总装机容量4799.05MW。项目分布在江苏、福建、浙江、广东、河北、辽宁和天津七个省（市、区）海域，其中江苏8个在建项目共计2305.55MW，福建6个在建项目共计1428.4MW，浙江、广东、河北、辽宁和天津分别有1个在建项目。 在建的19个海上风电项目里，使用（拟使用）上海电气机组总容量为2232MW；使用（拟使用）金风科技机组总容量为964.15MW；使用（拟使用）明阳智慧能源机组总容量为567MW；使用（拟使用）远景能源机组总容量为400.8MW；使用中国海装机组总容量为110MW；使用西门子歌美飒机组总容量为90MW。 一、华能如东八角仙300MW海上风电项目 华能如东八角仙300MW海上风电项目 开发商：华能如东八仙角海上风力发电有限责任公司。 项目概况：项目位于江苏省南通市如东县小洋口北侧八仙角海域，分南区和北区两部分，共安装风电70台，总装机容量302.4MW，配套建设两座110千伏海上升压站和一座220千伏陆上升压站。北区项目面积36平方千米，平均岸距15千米，平均水深0-18米，装机容量156MW，安装14台上海电气SWT-4.0-130机组和20台中国海装5.0MW机组（H171-5MW、H151-5MW两种机型都有安装），北区装机共34台；南区项目面积46平方千米，平均岸距25千米，平均水深0-8

海上风电并网关键技术及标准研究分析

海上风电并网关键技术及标准研究分析

我国海上风能资源丰富、利用小时数高，近海可开发量超过7.5亿千瓦。陆上风电开发放缓，海上风电将在我国清洁能源开发中扮演愈发重要的角色。 课题名称：海上风电场送电系统与并网关键技术研究及应用 （2013AA050601） 所属项目：国家863计划 “先进能源” 技术领域 海上风电电力输送、施工和浮动式基础关键技术研究与示范 。 起止时间：2013年02月28日-2017年02月27日 课题总体目标：掌握海上风电场汇集与并网系统优化设计及运 行控制关键技术，建设用于海上风电场集电及送出系统的海缆 过电压和保护试验平台，开发出具有自主知识产权的海上风电 功率预测、远程集群控制和安全防御系统，并实现示范应用。

高压交流海缆电容效应明显，多无功源协调控制复杂，电压精准控制难。研究海上风电场复杂电气环境下的无功/电压分布特征，以电压波动最小和场内有功损耗最小为两阶段控制的优化目标，制定基于预决策+再决策相结合的无功电压精准控制策略，实现运行电压控制精度提高，平均网损降低30%。 （1）海上风电场无功电压精准控制 LC αω=211 cos U k l U α== 首端末端

通过协调分配各台风电机组和动态无功容量，优先发挥风电机组无功调节能力，提出基于场内多无功源的机/场双层无功协调故障穿越控制策略，故障期间提高了暂态支撑能力，故障切除后过电压得到有效抑制。 （2）海上风电场分层自治的故障穿越控制技术 故障期间：低电压穿越 机组层：退出crowbar，转子电流 P、Q分量协调控制 场站层：STATCOM和机组无功协调分配故障切除后：高电压穿越 STATCOM输出感性无功，平衡过剩无功。

风电相关国家标准整理

国家相关标准 风力发电机组功率特性测试 主要依照IEC61400-12-1:2005风电机组功率特性测试是目前唯一一个正式版本电流互感器级别应满足IEC 60044-1 电压互感器级别应满足IEC 60186 功率变送器准确度应满足GB/T 13850-1998要求，级别为0.5级或更高 IEC 61400-12-1 功率曲线 IEC 61400-12-1 带有场地标定的功率曲线 IEC 61400-12-2 机舱功率曲线 IEC 61400-12 新旧版本区别 对于垂直轴风电机组，气象桅杆的位置不同 改变了周围区域的环境要求 改变了障碍物和临近风电机组影响的估算方法 使用具有余弦相应的风速计 根据场地条件将风速计分为A、B、S三个等级 根据高风速切入和并网信号可以得到两条功率曲线 风速计校准要符合MEASNET规定 风速计需要分级 电网频率偏差不超过2HZ 场地标定只能通过测量，不能用数值模拟 场地标定的每一扇区分段至少为10° 可以同步校准风速计 改进了对风速计安装的描述 通过计算确定横杆长度 增加针对小型风机的额外章节 MEASNET标准和旧版IEC61400-12标准区别 使用全部可用的测量扇区，否则在报告中说明 不允许使用数值场地标定 场地标定更详细的描述，包括不确定度分析 只允许将风速计置于顶部 风速计的校准必须符合MEASNET准则 不使用AEP不完整标准 轮毂高度、风轮直径、桨角只能通过测量来判定，不能按照制造商提供的判定报告中必须提供全方位的照片 IEC61400-12-1：Power performance measurement for electricity producing wind turbine(2005)风电机组功率特性测试 可选择：场地标定 IEC61400-12-2：Power curve verification of individual wind turbine,单台风电机组功率曲线验证（未完成）

重磅!国内最大的海上风电项目将在我市沿海全面建成

重磅！国内最大的海上风电项目将在我市沿海全面建成！ 鲁能东台海上风电项目自去年底首批机组并网发电以来，不断加快风机安装速度，从基础桩的施工，风机的吊装，到并网发电前的检测调试，各班组套搭进行，目前整个项目进展顺利，预计9月份将全面竣工投入运行。 在鲁能东台海上风电场项目的陆上集控中心，这里有我国单位容量最大、离岸距离最远、电压等级最高、海况最复杂的海上风电项目。这个项目的50台风机已经有26台并网发电，每个月的发电量达到了2400多万度。 鲁能东台海上风电项目位于东沙沙洲东南部，场区中心离岸距离36公里，总装机容量200兆瓦，共布置50台4兆瓦风机、一座220千伏海上升压站和一座陆上集控中心。该项目于2016年4月开工建设，当年12月首批机组并网发电，创造了“当年开工、当年并网发电”的海上风电建设新速度。 我国海上风电项目还处于起步阶段，鲁能东台项目在国内在建海上风电项目中单体容量最大，自重达2300吨的220千伏海上升压站也是目前国内电压等级最高，项目在施工过程中遇到的困难也是前所未遇。 跟随记者来到位于集控中心二楼的中控室，通过记者身后的大屏，可以清楚的看到海上升压站以及海上风机的一些基本运行情况。就像我们人类的大脑一样，负责控制和维

护整个风电项目的正常运行。 集控中心是整个项目的中枢神经，可实现对海上风机、升压站、220KV海缆远程实时监控，在国内海上风电领域，设备集成度高、技术超前、科技含量高，具有一定的引领和示范效应。项目运行过程中出现的许多隐患都是在这里被及时发现并解决的。 在抓好并网机组运行的同时，鲁能公司抢抓施工有利条件，推进在建项目建设。目前已完成42台桩基施工，27台风机吊装，其中26台已经并网发电，预计9月底可实现50台风机全部并网发电。 鲁能东台海上风电场场长裴波告诉记者，项目建成后，年上网电量将达到亿度，等效满负荷小时数2642小时，年营业收入达亿元，年可节约标准煤万吨。

海上风电全生命周期成本结构及变化趋势

海上全生命周期成本结构及变化趋势 发言稿 各位领导、各位行业界的同仁、各位朋友，大家好! 日前，国家能源局印发了《国家能源局关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》（国能发新能[2018]47号），同时配发了“风电项目竞争配置指导方案（试行）”。47号文本质上是要求地方政府采用市场竞争的方式配置资源，取代传统的通过行政审批分配年度建设规模指标的方式，同时，上网电价作为竞争配置的重要条件，取代了现在的固定电价的模式。文件的出台为地方政府分配指标提供了规则和依据，消除了项目核准过程中的非技术成本，并期望通过技术进步和方案优化降低平准化度电成本（LCOE），最终达到“促平价、可落地”的目的。 47号文的发布给整个海上风电行业和全产业链带来新的挑战，同时也孕育了新的机遇，海上风电行业将会迎来新的转折点。中国电建华东院作为海上风电主要勘测设计单位，我们以总包、设计、咨询、监理等不同的方式参与了全国海上风电全生命周期的建设开发工作，下面我将从海上风电全生命周期成本结构、勘测设计角度技术方案优化对成本的影响以及成本变化趋势和展望三个维度进行交流和汇报。 一、全生命周期成本结构 47号文发布后，之前推了很多年的平准化度电成本（LCOE）概念一下子火起来了，平准化度电成本（LCOE）是国际能源行业从全生命周期视角评估发电项目经济效益的一项重要指标，已得到欧美国家的广泛应用，但在国内真正到了评估项目的时候，很少有人再用这个概念，最终还是看IRR（财务内部收益率）。现在因为电价不固定，传统通过财务内部收益率评估项目可行性的方法不能用了，只能计算平准化度电成本（LCOE）。 根据平准化度电成本（LCOE）计算公式，全生命周期的成本主要就是建设成本、资产折旧和税收、运维成本和固定资产残值现值等，其中折旧和税收影响，在这里就暂且不说了，主要谈谈建设成本和运维成本。

海上风电成本变化趋势及其影响因素分析

Sustainable Energy 可持续能源, 2020, 10(2), 17-21 Published Online April 2020 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/fd4257659.html,/journal/se https://https://www.wendangku.net/doc/fd4257659.html,/10.12677/se.2020.102002 Analysis on the Future Trend of Offshore Wind Power Cost and Its Determinants Chenxi Xiang1, Kangli Xiang2, Xianan Huang2 1School of Applied Economics, Renmin University of China, Beijing 2Economics and Technology Study Institute, State Grid Fujian Electronic Power Company Limited, Fuzhou Fujian Received: Jun. 3rd, 2020; accepted: Jun. 21st, 2020; published: Jun. 28th, 2020 Abstract The future changing trend of offshore wind power is the key factor to determine whether it can achieve grid parity and sustainable development. Based on the field survey and public data, we summarize the current status of China’s offshore wind power cost, and analyze the components of the cost structure and their changing trend. The experiences of European offshore wind power development are drawn to give recommendations for China’s offshore wind power development. The study has practical meaning to help lower the offshore wind power cost and reduce the finan-cial burden of governmental support. Keywords Offshore Wind Power, Cost Analysis, Grid Parity 海上风电成本变化趋势及其影响因素分析 相晨曦1，项康利2，黄夏楠2 1中国人民大学应用经济学院，北京 2国网福建省电力有限公司经济技术研究院，福建福州 收稿日期：2020年6月3日；录用日期：2020年6月21日；发布日期：2020年6月28日 摘要 海上风电的成本变动趋势是海上风电能否尽快实现平价上网和可持续发展的决定性因素。本文结合实地调研和公开数据资料，总结海上风电的成本结构与现状、分析影响成本变化的因素以及未来的变动趋势。

用于海上风电并网的柔性 直流系统过电压和绝缘配合研究

用于海上风电并网的柔性直流系统过电压和绝缘配合研究 发表时间：2019-08-07T11:10:14.140Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：樊华[导读] 摘要：人们生活水平的提高，用电需求的不断增多，促进了我国电力产业的不断发展。 身份证号码：23011919850617XXXX 摘要：人们生活水平的提高，用电需求的不断增多，促进了我国电力产业的不断发展。近年来，风电建设重心逐步从西部地区转移到电力消纳较好的中东部地区，海上风电得到快速发展。柔性直流系统凭借其独特的技术优势，正逐渐成为大规模远距离海上风电并网的主流方案。本文就用于海上风电并网的柔性直流系统过电压和绝缘配合展开探讨。 关键词：海上风电并网；柔性直流系统；模块化多电平换流器引言 无论是在可开发的资源量上，还是技术政策层面，我国海上风电目前已基本具备大规模开发条件。我国拥有丰富的海上风电资源，中国气象局风能资源调查数据显示，我国5～25m水深线以内近海区域、海平面以上50m高度风电可装机容量约2亿kW，70m以上可装机容量约5亿kW。近年来，我国海上风电发展迅猛，2017年海上风电新增装机达到1．16GW，同比增长97%，累计装机达到2．79GW。 1海上风电场的并网方式 海上风电场的并网方式分别是高压交流并网（简称HV AC）、高压直流输电方式并网（简称HVDC）。HV AC方式具有结构简单、成本较低等特点，发展最为成熟。目前，使用HV AC是绝大多数陆上风电场并网的选择。但对于规模较大的海上风电场，随着并网距离的增加，输电损耗上升较快，如果增大海底电缆截面和提高传输电压等级，将导致投资成本的急剧增加。另外，对于距离岸边较远的海上风电，为了抑制过电压水平，需要加装较大的感性无功设备补偿并网电缆的充电功率。同时，海上风电场交流系统必须与其接入的电网保持同步，受到扰动后仍要维持系统的同步运行。因此实际工程中该方法一般只用于传输容量小、传输距离短的风电接入系统。距离海岸小于50km且建设规模小于200MW海上风电场普遍采用HV AC方式。将HVDC技术应用于风电并网，特别是对于远距离海上风电场，具有明显优势：（1）海上风电采用HVDC方式后，不需要与陆上电网保持同步，因此，海上风电场系统频率的允许变化范围较大，电网的每个联络终端都具有很强的独立性，可以依照自己的控制策略运行。（2）长距离的交流电力电缆受充电电流的影响，电力传输能力受限，而HVDC电缆的充电电流则非常微小，因此，输电距离可以不受限制。（3）能够隔离海上风电系统和陆上电网的故障，某些情况下，HVDC系统还可以参与故障后的状态恢复。（4）可以设定和控制直流传输系统的潮流。（5）传输同样容量的功率HVDC方式损耗低，整个直流系统的运行损耗将低于等效的HV AC系统。（6）在相同的运行条件下，单根HV AC电缆的传输容量高，三相交流线路的传输容量仅为同样规格的一对直流电缆的60％。高压直流方式主要有两类，常规直流输电方式（LCC－HVDC）和柔性直流输电技术（VSC－HVDC）。常规直流输电采用基于线换相换流器，柔性直流输电采用基于自换向的电压源换流器。LCC－HVDC并网方式下为确保换流器正常换相，需要交流侧电网提供连续的换相电压，风电出力的不稳定性会导致发生换相失败故障的概率较高，海上风电场安全稳定运行的能力大大降低。输送功率相同情况下，常规直流工程占地较大，超过交流和柔性直流输电方案占地面积的两倍以上；另外，当风力不够或者风力过大从系统中切除风机后，为保证系统稳定运行同时给风电场处的负荷供电，系统将向风电场有限度地传输有功功率，这时需要对风电侧系统进行无功补偿，但常规直流本身不能够发出无功，而且还需要增加大量的无功补偿装置，换流站的占地面积也会相应的加大，考虑到海上平台的建设难度，因此常规直流输电不适合海上风电场使用。 2用于海上风电并网的柔性直流系统拓扑结构用于远距离大规模海上风电并网的柔性直流系统与常规的柔性直流系统略有不同，用于海上风电并网的柔直系统接线图见图1。其特点主要体现在：（1）考虑到可靠性的要求，从路上换流站开始，交流线路和直流线路都采用可靠性较高的电缆。（2）考虑到电缆的高可靠性以及目前MMC的制造水平，用于海上风电并网的柔性直流换流站通常采用伪双极结构；伪双极结构还可以避免直流接地极的使用，减少换流站主设备。（3）考虑到设备维护等方面的因素，换流站中通常采用2台换流变压器，使得系统基本能够满足N-1原则。（4）通常陆上换流站需要装设直流耗能支路DCchopper（图1中R，及与其串联的开为，当陆上换流站发生交流故障后，海上换流站注人的多余功率可以通过直流耗能支路释放，最大程度避免直流侧过电压。（5）对于一个采用伪双极接线的柔性直流系统而言，理论上只要至少有一个换流站安装接地装置，整个直流系统就可以正常运行。由于接地装置需要占用一定体积，所以在海上换流站中一般不考虑装设接地装置，只考虑在陆上换流站安装接地装置。（6）为了减小换流站的占地面积，通常直流侧不需要安装平波电抗器，但是会把桥臂电抗器移到换流器直流极线和串联子模块的最高/最低点之间。

中国风电发展现状与潜力分析

中国风电发展现状与潜力分析 风能资源作为一种可再生能源取之不尽，中国更是风能大国，据统计中国风能的技术开发量可达3亿千瓦-6亿千瓦，而且中国风能资源分布集中，有利于大规模的开发和利用。 据考察中国的风能资源主要集中在两个带状地区，一条是“三北（东北、华北、西北）地 区丰富带”即西北、华北和东北的草原和戈壁地带；另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”，即东部和东南沿海及岛屿地带。这些地区一般都缺少煤炭等常规能源并且在时间上冬春季风大、降雨量少，夏季风小、降雨量大，而风电正好能够弥补火电的缺陷并与水电的枯水期 和丰水期有较好的互补性。 一、风电发展现状 据统计，从2017年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番，截至2017年底，中国 以约4182.7万千瓦的累积风电装机容量首次超越美国位居世界第一，较 瓦，到2020年可达1.5亿千瓦。 （二）风电投资企业 风电投资企业包括开发商与风电装机制造企业。从风电开发商的分布来看，更向能源投资企业集中，2017年能源投资企业风电装机在已经建成的风电装机中的比例已高达90%， 其中中央能源投资企业的比例超过了80%，五大电力集团超过了50%。其他国有投资商、外资和民企比例的总和还不到10%，地方国有非能源企业、外企和民企大都退出，仅剩下中国风电、天润等少数企业在“苦苦挣扎”，当年新增和累计在全国中的份额也很小。从风 电装机制造企业来看，主要是国内风电整机企业为主，2017年累计和新增的市场份额中，前3名、前5名和前10名的企业的市场占有率，分别达到了55.5%和 发电；由沈阳工业大学研制的3mw风电机组也已经成功下线。此外，中国华锐、金风、 东汽、海装、湘电等企业已开始研制单机容量为5mw的风电机组。中国开始全面迈进多mw级风电机组研制的领域。2017年，国际上公认中国很难建成自主化的海上风电项目，然而，华锐风电科技集团中标的上海东海大桥项目，用完全中国自主的技术和产品，用两 年的时间实现了装机，并于2017年成功投产运营，令世界风电行业震惊。 （四）风电场并网运行管理 目前，风电并网主要存在两大问题：风电异地发电机组技术对电网安全稳定产生影响、风 的波动性使风电场的输出功率的波动性难以对风电场制定和实施准确的发电计划。它们使 得风电发展受到严重影响。对于这种电力上网“不给力”的现况，国家和电网企业都在积极 努力地解决好风电基地电力外送问题，除东北的风电基地全部由东北电网消纳和江苏沿海 等近海和海上风电基地主要是就地消纳之外，其余各大风电基地就近消费一部分电力和电 量之外的电力外送的基本考虑是：河北风电基地和蒙西风电基地近期主要送入华北电网；

基于LCOE方法的海上风电成本分析研究

基于LCOE方法的海上风电成本分析研究 摘要：基于LCOE理论将风电成本分为建设成本、运营成本和资金成本，建立了 风电LCOE模型。选取辽宁、江苏和广东地区典型海上风电项目进行风电LCOE成 本计算，并对建设成本、资本成本、维修费以及年上网电量进行敏感性分析。通 过分析结果发现尽量提高年上网电量，努力降低建设成本，可以有效降低海上风 电LCOE成本。 关键词：风电LCOE模型，敏感性分析，降低成本 一、引言 本文将基于LCOE(Levelized cost of electricity)方法的海上风电成本分析作为研 究重点，主要是因为国内普遍采用净现值法、内部收益率法等方法对风电成本的 经济性进行分析，与国际普遍采用的LCOE方法存在脱节。本文简要介绍国际通 用的电力成本评估方法LCOE方法并采用LCOE方法对我国海上风电成本进行分析，对我国电力成本的理论提供了有益的补充。 关于电力成本的研究，国外一直处于领先地位，许多学者采用LCOE方法对风电等可再生能源进行了全方位的分析，并依据分析结果对可再生能源政策的发展 提出了各种建议。我国风电技术在近几十年发展渐趋成熟，“十三五”计划明确提 出要大力发展风电，因此本文根据LCOE理论计算海上风电成本，并对分析结果 进行敏感性分析，对风电企业的降低成本措施有一定的指导作用。 二、风电LOCE模型 LCOE，即平准化电力成本，是国际上通用的评估不同发电技术成本财务方法，并被推广到其他各方面。LCOE原理的本质就是成本净现值和能量产出经济时间价值两者之间的比值，简而言之，LCOE指的就是产出单位能量所需要耗费的成本。LCOE的分析是基于收入的净现值等于成本的净现值。即： 其中，Ct为风电场生命周期内年成本费用，Et为风电场年发电量，Bt为政策 上的税费补贴等其他首日，r为折现率。Pn为产出单位能量所需要耗费的平均成本，即LOCE。 风电场总成本Ct可以分为三类，分别为建设成本Ct、经营成本Mt和资本成 本It，即Ct=Ot+Mt+It。建设成本主要体现为风电场年折旧费，折旧费一般由风电 场项目初始投资乘以综合折旧率得到，初始投资主要包括设备购置费、建安工程 费和其他费用；经营成本主要包括维修费、工资及福利、保险费、材料费和其他 费用；资本成本主要指的是长期贷款和短期贷款的利息支出。 三、实例分析 本文分别选取了我国几个不同地区的典型海上风电场为例，采用LCOE方法对我国海上风电成本进行分析。考虑到不同地区的实际情况，本文的建模计算分析 有以下几点假设： （1）忽略国际清洁能源机制CDM以及国家或政府对新能源项目的补贴；（2）忽略海上风电场处电力销售外的其他任何收入；（3）忽略海上风电场发电量的 年变化，并且认为电量一经产生立即售出。 1、风电场成本统计 本文选取了我国北方地区、江浙沪地区以及南方地区3个典型的海上风电场 做实例分析，数据来源于各项目可行性报告。其中初始投资、经营成本如下表1~

我国风力发电度电成本的分析与预测研究

我国风力发电度电成本的分析与预测研究 李杰 摘要：在国外相关研究成果基础上，提出了风力发电度电成本的定义。结合我国风力发电项目开发的实际情况，分析、预测2015年和2020 年我国风力发电度电成本的发展趋势。从成本变化曲线分析，我国风电度电成本呈明显下降趋势，2015年风电将具备同火力发电上网竞争的实力。 关键字：风力发电；度电成本；定义；预测 Abstract: On the basis of the relevant research results in foreign countries, it is put forward the definition of the windmill generation cost per kilowatthour. It is to analyze and forecast the developmental trends of the cost of windmill generation from2015 to 2020 in our country by combining the actualsituation of developing windmill generation. Being analyzed from the cost change curve, the cost of our wind power a kilowatt hour is decreasingobviously. The wind power will possess the power to compete with thermoelectricity power generation. Key words: Wind power generation；1kilowatt hour cost；Definition；Forecast 1 引言 以风力发电为主的新能源是补充常规能源供给不足、保证能源持续安全供应的根本出路，是从根本上减少环境污染、应对气候变化、改善生态环境的战略举措。为此，许多国家将开发利用新能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的新能源发展目标。从去年全球金融危机爆发以来，我国政府推行积极的财政政策和适度宽松的货币政策，扩大基础设施投入规模，进行重点产业振兴，新能源再次成为扶持的重点。国家即将出台的《新兴能源产业发展规划》，将风力发电作为未来重点发展的新能源产业之一，2020 年风力发电总装机容量由原来规划的3000万kW 调高至1亿kW以上。据世界风能理事会统计，2008年全球新增风电装机容量2706万kW，累计装机容量突破1.2亿kW，年均增长近30%。其中，我国2008 年新增装机容量达到630 万kW，累计装机容量高达1217 万kW，位居全球第四位，连续3年每年增长率100%以上。毫无疑问，风力发电已成为最具规模、最具开发潜力的新兴能源之一。 随着风电市场的迅猛发展，技术不断进步，风电成本显著下降。2000 至2004 年短短5年间，风电成本下降了约20%。近年来，国内外许多学者、研究机构结合风电市场发展形势，针对风电成本进行了多项研究，取得了一些成果，对风电项目投资决策具有一定的参考价值。根据Riso（丹麦国家研究试验机构，2003）对丹麦境内风电机组所进行的评估，1981~1995年间风电成本由15.8 欧分/kWh 下降至5.7 欧分/kWh，成本下降了2/3；2002 年丹麦风电成本为4.04 欧分/kWh，预计2010 年下降至3 欧分/kWh、2020 年 2.34欧分/kWh。根据欧洲风能协会（2008）[1]对丹麦沿海陆地风电场的分析，随着技术进步、风力发电机组单机容量的增大以及成本规模效应，风力发电成本从20 世纪80 年代9.2 欧分/kWh（单机容量95kW 风机），下降至2006 年5.3 欧分/kWh（单机容量2000kW 风机），成本下降约40%；按2006 年价格水平以及2007~2015 年内每 3 年实现装机容量翻番的假设，预计2015 年风力发电成本将降至 4.3~5.0 欧分/kWh。国内学者郑照宁、刘德顺等（2004）[2] 利用GM(1，1)模型和学习曲线模型研究我国风电投资变化的趋势，比较了在资金有约束和无约束情景下风电投资成本的变化，指出风电进入商业化发展阶段时风电机组价格约占单位kW 投资成本的50％左右。张正敏、谢宏文和王白羽等（2001）[3] 重点分

海上风电现状与发展计划

全球海上风电现状与发展趋势 一、全球海上风电现状 根据最新数据显示，风能发电仅次于水力发电占到全球可再生资源发电量的16%。在全球高度关注发展低碳经济的语境下，海上风电有成为改变游戏规则的可再生能源电力的潜质。在人口密集的沿海地区，可以快速地建立起吉瓦级的海上风电场，这也使得海上风电可以成为通过经济有效的方式来减少能源生产环节碳排放的重要技术之一。海上风电虽然起步较晚，但是凭借海风资源的稳定性和大发电功率的特点，海上风电近年来正在世界各地飞速发展。在陆上风电已经在成本上能够与传统电源技术展开竞争的情况下，目前海上风电也正在引发广泛关注，它具有高度依赖技术驱动的特质，已经具备了作为核心电源来推动未来全球低碳经济发展的条件。 据全球风能理事会(GWEC)统计，2016年全球海上风电新增装机2,219MW，主要发生在七个市场。尽管装机量比去年同期下降了31%，但未来前景看好，全球14个市场的海上风电装机容量累计为14,384MW。英国是世界上最大的海上风电市场，装机容量占全球的近36%，其次是德国占29%。2016年，中国海上风电装机量占全球装机量的11%，取代了丹麦，跃居第三。其次，丹麦占8.8%，荷兰7.8%，比利时5%，瑞典1.4%。除此之外还包括芬兰、爱尔兰、西班牙、日本、韩国、美国和挪威等市场，共同促进了整个海上风电的发展。

1. 欧洲海上风电现状 欧洲风能协会（WindEurope）日前发布的《欧洲海上风电产业统计报告2016》中指出，2016年欧洲海上风电投资达到182亿欧元，创历史新高，同比增长39%。全年新增并网338台风力发电机，新增装机容量1558MW，较2015年减少了48%；累计共有3589台风力发电机并网，装机总量达12.6GW，分布在10个国家的81个风电场。2016年，比利时、德国、荷兰和英国还有11个风电项目正在建设当中，完成后将增加4.8GW装机，使得累计装机量可达17.4GW。 2. 欧洲海上风电市场展望 虽然2016年欧洲海上风电的并网容量远低于2015年，但大量项目的开工建设意味着，在未来两年，并网容量将会显著增加。 由于第三轮拍卖被延期，在2016年增长出现放缓后，英国海上风电发展速度将明显加快。德国市场将持续增长。比利时也将有新增装机，这主要来自于Nobelwind风电场和两个于2016年8月被核准的项目。未来两年，丹麦和荷兰于2015年和2016年获得特许权的项目也将开始动工。 到2019年，欧洲开工建设的海上风电项目数量将减少，因为彼时欧盟各个成员国此前依据可再生能源指令（Renewable Energy Directive）制定的国家可再生能源行动计划（NationalRenewableEnergy Action Plans，NREAPs）将到期。与2016年相似，到2020

风电并网技术标准

风电并网技术标准 1范围 1 0. 1本标准适用于通过110 (66)千伏及以上电压等级线路接入电网的新建或扩建风电 1 0. 2通过其他电压等级接入电网的风电场，可参照木规定。 10. 3己投运风电场改建参照本规定执行。 2引用标准 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其 随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版木。 DL/755-2001电力系统安全稳定导则 SD131—1984电力系统技术导则 SDJ161—1985电力系统设计技术规程 SD325-1989电力系统电压和无功电力技术导则 GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差 GB 12326-2008电能质量电压波动和闪变 GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波 GB/T 15945-2008电能质量电力系统频率偏差 GB/T 15543-2008电能质量二相电压不平衡 GB/T 20320-2006风力发电机组电能质量测量和评估方法 DL/T 1040-2007电网运行准则 国家电力监管委员会令第5号《电力二次系统安全防护规定》 国家电力监管委员会电监安全[2006]34号《电力二次系统安全防护总体方案》 3术语和定义 本标准采用下列定义和术语。 3. 0. 1风电机组wind turbine generator system, WTGS 将风的动能转换为电能的系统。 3.0.2风电场wind farm; wind power plant; 由一批风电机组或风电机组群(包括机组单元变压器)、汇集线路、主升压变压器及其 他设备组成的发电站。 3.0.3风电有效容量effective capacity of wind power 根据风电的出力概率分布，综合考虑系统调峰和送出工程，使系统达到技术经济最优的 风电最大出力，为风电有效容量。风电有效容量分为风电场有效容量和风电基地有效容量。 3. 0. 4风电场并网点point of interconnection of wind farm 风电场升压站高压侧母线或节点。 3.0.5风电场有功功率active power of wind farm 风电场输入到并网点的有功功率。 3. 0. 6风电场无功功率reactive power of wind farm 风电场输入到并网点的无功功率。 3.0.7功率变化率power ramp rate 在单位时一间内风电场输出功率最大值与最小值之间的变化量和装机容量的比值。 3. 0. 8公共连接点point of common coupling 风电场并网点和电网连接的第一落点。 3. 0. 9风电机组低电压穿越low voltage ride through of wind turbines 当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风电机 组能够不间断并网运行。 4风电场技术规定 4. 1风电场接入系统 4. 1 1风电场送出线路导线截面按照风电场有效容量选择。风电基地送出线路导线截面按照风电基地有效容量选择。 4.1.2风电场升压站主变压器应采用有载调压变压器，主变容量按照风电场有效容量选择。汇集风电场群的升压变压器容量参考风电基地有效容量选择。