深远海风电柔直高效送出关键技术与核心装备-39页_17mb

报告摘要

深远海风电柔直高效送出关键技术与核心装备总结

核心内容

中国电气装备集团有限公司（简称“中国电气装备”）致力于深远海风电柔直高效送出技术与核心装备的研发，以满足我国海上风电快速发展的需求。公司已形成覆盖设计、制造、运维等环节的全产业链能力，并在多个工程中成功应用相关技术。

主要观点

海上风电发展趋势：
- 我国海上风电资源70%集中在远海，深远海风电集中开发与送出成为趋势。
- “十四五”末，我国海上风电累计装机容量预计达1亿千瓦以上，2030年达2亿千瓦以上，2050年不少于10亿千瓦。
- 全球海上风电发展迅速，2050年全球累计装机容量预计不少于20亿千瓦。
柔直送出技术分类：
- 交流送出：适用于离岸70km以内、容量小于1000MW的近海风电场。
- 柔性直流送出：适用于70km及以上、容量1000MW到2000MW的深远海风电场。
110kV交流汇集方案优势：
- 相较于66kV方案，110kV方案综合造价降低约25%。
- 在相同传输容量下，110kV海缆进线间隔数量仅为66kV的60%，节省30%海缆用量。
- 更适用于单机容量15MW以上的海上风电场，具有更高的效率、更紧凑的设计和更强的可靠性。
宽频振荡抑制技术研究：
- 采用状态空间特征值、时域仿真、阻抗建模等方法进行分析。
- 提出基于模块化、多端口的频域阻抗建模方法，建立直驱风机、双馈风机等的精细化阻抗模型。
- 创新性提出基于节点导纳矩阵的风电场频率耦合阻抗聚合建模方法。
- 针对MMC换流器的多谐波特征，提出基于谐波状态空间（HSS）的动态建模方法。
宽频振荡机理分析：
- 次同步振荡（<50Hz）由风电场的感性负电阻特性与MMC的容性特性相互作用引起。
- 超同步振荡（50-100Hz）由风电场的容性负电阻特性与MMC的感性特性相互作用引起。
- 中/高频振荡（>200Hz）由MMC的感性负电阻特性与风电场的容性特性相互作用引起。
关键技术攻关：
- 研究子模块容值对动态换流特性的影响，提出电容参数优化设计方法。
- 研究低容值下电压波动平抑控制策略，实现电容波动率的降低。
- 开发基于人工智能图像识别、声纹识别、虚拟AI监控助手等技术的换流阀智能运维系统。
- 研究海缆生产过程的智能质检技术，提高质检效率和降低运营成本。
核心装备与智能运维：
- 研制了海上风电用系列化紧凑型交流GIS，涵盖72.5kV至550kV电压等级。
- 开发了国内首台套±210/±350/±550千伏直流GIS，通过多项验证，技术水平国际领先。
- 研制了±800kV/5000MW及以下全系列柔直换流阀产品，实现海上柔直换流阀与直流耗能装置的运行业绩。
- 建立了智慧GIS系统，集成状态监测、智能控制和互感器等，实现设备状态全面感知和智能运维。
研究展望：
- 进一步优化绝缘水平、设备参数，采用模块动态冗余策略提升换流站轻型化和紧凑化设计。
- 通过柔直多端组网、源网协同等技术提升海风柔直送出系统可靠性与稳定性。
- 深化人工智能、大数据、数字孪生等技术应用，实现关键装备从缺陷到故障状态的特征提取、诊断与主动预警。

关键信息

项目与工程：
- 已投运项目包括如东工程、阳江青洲五七工程等。
- 规划中的项目包括汕头中彭二、福建长乐外海、汕头国管海域等，总容量达6000MW。
- 国内外深远海风电柔直送出工程如DolWin6、BorWin5、BorWin6、张北工程等。
技术成果：
- 110kV交流汇集方案综合造价降低25%，海缆用量减少30%。
- 宽频振荡自适应抑制技术已取得阶段性成果。
- 换流阀智能运维系统实现“可观、可测、可控”。
- 海缆生产过程智能质检系统实现100%全覆盖。
研发能力：
- 中国电气装备拥有14个国家级企业技术中心、8个国家级质量检测中心等。
- 2022年9月，科学技术研究院挂牌成立，承担战略性科技投资功能。
- 公司具备海上柔直换流阀与直流耗能装置的运行业绩。
产品与服务：
- 提供塔筒变压器、塔筒开关设备、交直流GIS、柔直换流阀、直流耗能装置等全套设备。
- 研发了海缆生产过程的机器视觉检测系统，提高质检效率和降低运营成本。