解析海上風電場并網方式

2018-04-04 15:41:20 上海科學普及出版社　點擊量：評論 (0)

　　隨著能源的巨大消耗和環境的嚴重污染，風能成為世界各國普遍重視的可再生能源，風力發電已經成為一種新興的重要發電形式。風力發電技術...

　　隨著能源的巨大消耗和環境的嚴重污染，風能成為世界各國普遍重視的可再生能源，風力發電已經成為一種新興的重要發電形式。風力發電技術的成熟和完善使得海上風力發電已逐步成為風電發展的新領域。在我國，相對于陸地風能，海上風能有其獨特的優勢，因此海上風力發電將會成為我國電力能源結構的重要組成部分。

　　技術背景

　　風能屬于不穩定能源，受風速的影響很大，而且風電場的出力大小也是變化的，取決于風速的大小，特別是存在高峰負荷時期風電場可能處理很小，而非高峰負荷時期風電場可能處理很大的問題，所以風電場接入電網后將對電網的安全運行產生嚴重影響。所以風電電網接入的方式顯得尤其重要。

　　電網必須提供足夠的手段保持電網的安全穩定運行，同時對大規模風電場的運行性能指標提出要求。海上風電場一般分布在遠離海岸線的區域，呈現多個風電機組集中分布和并列運行的特點，每個風電機組都類似于一個小型的發電廠，其對電網的影響因各機組本身性能的差別而不同。

　　綜合而言，大型海上風電場接入電網需要考慮的因素有：

　　風電接入后對電網穩定性影響；

　　風電接入后對系統無功電壓影響；

　　風電接入后對電能質量的影響；

　　風電接入后對電力系統運行成本的影響。

　　風電電網接入技術現狀

　　傳統電網的接入模式是一點接入、多點使用，即一般的電網的功率源是唯一的，滿足附近所有的用電用戶使用。但隨著分布式風力發電的興起，電網中的功率由一點變為多點，并且分布在不同的地理位置，這就導致了電網的運行模式變為多點接入、多點使用，每個功率源的潮流方向都不是固定的，也就是說，可能由風電場向電網中發出功率，也可能從電網中吸收功率，這對于風電場的電網接入技術會產生很大的影響。

　　目前，考慮到眾多因素，海上風電場的電網接入技術主要有交流接入技術和直流接入技術兩種方法，交流輸電和直流輸電構成海上風電場的電網接入系統。

　　高壓交流輸電接入

　　對于海上風電場的高壓交流輸電接入方式，海上風力發電機發出的交流電傳輸到海上風電場的交流集結系統的交流母線上，集結后經變壓器升壓，由交流海底電纜接入陸上主電網。由于交流電纜線上的充電電容很大，發出無功功率，會導致風電場的出口電壓變高，所以在接入電網前必須裝設無功補償裝置，當海上風電場正常運行時，無功補償裝置吸收無功，當海上風電場發生故障時，需要它向海上風電場提供無功支持。

　　該接入方式最大的優點是系統結構簡單、成本低，在實際工程中一般用于傳輸容量小，傳輸距離短的風電接入系統。

　　高壓直流輸電接入

　　由于目前發電廠發出的電和用戶的負荷用電大部分都是交流供電，如果要采用直流輸電，就需要加裝換流站，把交流電變換為直流電輸送出去。簡單的兩端高壓直流輸電系統主要分為兩個換流站和直流輸電電纜線路。直流輸電系統可以通過控制直流電壓和直流電流，實現對傳輸功率的控制，同時可以通過改變直流的極性來使得潮流反轉，便于兩段電網的互聯。

　　研究發現，海上風電場通過輕型直流輸電接入電網，可以使得電網的系統損耗降低、電壓穩定性提高、電能質量顯著提升，海上風電場的穿透功率和無功環境也將得到明顯改善。