柔性直流輸電技術(shù)被譽(yù)為“深海電力高速公路”
在全球積極推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的大背景下，我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展正迎來前所未有的機(jī)遇，而海上風(fēng)電柔性直流裝備則是其中的關(guān)鍵一環(huán)。我國(guó)海上風(fēng)電資源豐富，預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到2億千瓦，相當(dāng)于10個(gè)三峽工程。
隨著中國(guó)近?？砷_發(fā)風(fēng)電區(qū)域逐步飽和，開發(fā)遠(yuǎn)海風(fēng)電勢(shì)在必行。然而當(dāng)離岸送出距離超70千米后，近海風(fēng)電中采用的交流輸電將無法適用，必須采用柔性直流技術(shù)。柔性直流是新一代輸電技術(shù)，被譽(yù)為“深海電力高速公路”，也是目前國(guó)際主流的遠(yuǎn)海風(fēng)電送出技術(shù)方案。
突破海上風(fēng)電柔性直流送出關(guān)鍵技術(shù)與裝備，不僅是解決我國(guó)遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī)模化開發(fā)與高效送出，推進(jìn)能源清潔轉(zhuǎn)型和實(shí)施“雙碳”戰(zhàn)略的需要，更是保障能源安全的必然選擇。
設(shè)備可將百公里以上深遠(yuǎn)海風(fēng)電穩(wěn)定送入陸上電網(wǎng)
海上風(fēng)電柔性直流送出對(duì)裝備的性能要求極高，它不僅要滿足海上惡劣運(yùn)行環(huán)境要求，還要高度緊湊化。
國(guó)家電網(wǎng)公司歷時(shí)十余年，攻克了控制、設(shè)計(jì)、運(yùn)維等系列技術(shù)難題，研制出全球輸電能力最強(qiáng)、集成度最高的海上風(fēng)電柔性直流裝備，可將百公里以上的深遠(yuǎn)海風(fēng)電穩(wěn)定、高效送入陸上電網(wǎng)，引領(lǐng)了遠(yuǎn)海風(fēng)電柔性直流技術(shù)的發(fā)展。
“在我們的裝備中，首次采用了海風(fēng)-柔直一體化構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)，能夠讓原本波動(dòng)的海上風(fēng)電，像同步發(fā)電機(jī)一樣來快速調(diào)節(jié)功率響應(yīng)電網(wǎng)需求。”他說，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)未來高比例新能源接入，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)有重要作用。
國(guó)家電網(wǎng)公司提出了數(shù)千功率模塊高電壓大電流下的協(xié)同變換技術(shù)，換流容量達(dá)到3000MW，可以滿足300萬戶家庭的用電需求。通過對(duì)換流裝備設(shè)計(jì)的多次迭代優(yōu)化，換流平臺(tái)的體積和重量大幅下降，工程整體成本降低15%。
同時(shí)，為了滿足遠(yuǎn)距離海運(yùn)的需求，他們提出了多層級(jí)抗振減振方法，并對(duì)波浪、洋流、海風(fēng)等多種海況進(jìn)行了模擬，在國(guó)際上首次通過了萬海里級(jí)海運(yùn)抗振等效測(cè)試。為了滿足海上平臺(tái)特殊的運(yùn)維需求，項(xiàng)目采用了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和智能化檢修技術(shù)，研發(fā)了系列專用檢修工裝，實(shí)現(xiàn)了海上換流站無人值守和便捷化運(yùn)維，年度檢修時(shí)間由常規(guī)的兩周縮短至4天。
通過這一系列的創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了百萬千瓦級(jí)遠(yuǎn)海風(fēng)電送出柔性直流技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)器件到裝備整機(jī)的全面國(guó)產(chǎn)化，多項(xiàng)技術(shù)為國(guó)際首創(chuàng)，形成93項(xiàng)發(fā)明專利。
遠(yuǎn)海風(fēng)電技術(shù)將向更大容量發(fā)展
此次成果破解了深遠(yuǎn)海風(fēng)電外送難題，展望未來遠(yuǎn)海風(fēng)電時(shí)，賀之淵表示，未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，遠(yuǎn)海風(fēng)電技術(shù)主要向三個(gè)方面發(fā)展。
首先，向著更大容量發(fā)展。隨著新的器件、直流電纜的研發(fā)，傳輸容量將進(jìn)一步提升至3000兆瓦甚至更高，換流裝備和平臺(tái)也將更加緊湊。
其次，向著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。目前輸電還是一條一條、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的輸送方式，隨著未來開發(fā)規(guī)模的增大，將逐步形成多端甚至在海上形成類似交流的網(wǎng)狀傳輸方式，提高了海上風(fēng)電的利用率，也使得海上風(fēng)電的傳輸更加可靠。
此外，向著全直流化發(fā)展。當(dāng)前的成果是把風(fēng)機(jī)發(fā)出的交流電變換成直流電，送到陸地上，變換的環(huán)節(jié)比較多。未來考慮讓風(fēng)機(jī)直接發(fā)出直流電，直接輸送到陸地上，減少了變換環(huán)節(jié)，傳輸效率更高，裝備也更加輕型、緊湊。新京報(bào)記者 張璐編輯 樊一婧 校對(duì) 李立軍
