海上風(fēng)電直流和交流比有幾方面優(yōu)勢:第一,損耗比較低,高壓直流柔性直流損耗不斷降低,現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下,閥損耗降到0.6%以下。尤其遠(yuǎn)距離送電時(shí),損耗可降低一半以上。
另外,穩(wěn)定性也非常重要。柔性直流可以提供較好的電壓和頻率支撐,這是交流和傳統(tǒng)直流沒有的。另外海上風(fēng)機(jī)組合陸上電網(wǎng)安全解耦,一方出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)影響到另外一端,海上風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障不會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)送電。
目前海上風(fēng)電大概三分之一通過高壓直流送出,每個(gè)GW小時(shí)可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領(lǐng)先的企業(yè),這方面我們有豐富的經(jīng)驗(yàn),60年前我們發(fā)明高壓直流技術(shù),在全球參與的超過120個(gè)高壓直流工程,柔性直流也有20年歷史,全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績?,F(xiàn)在正在實(shí)施的,有2024年的900GW,320千伏。
——日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉
2021年11月16日,中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇在鹽城召開。
日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉出席論壇并作《海上風(fēng)電輸電及并網(wǎng)技術(shù)與工程實(shí)踐》主旨演講,以下為發(fā)言實(shí)錄:
尊敬的各位嘉賓上午好!非常高興來參加中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇!日立ABB電網(wǎng)有限公司是一家日立和ABB合資企業(yè),主要業(yè)務(wù)是電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)電運(yùn)維等各方面一些業(yè)務(wù)。
在2050年新型能源碳中和邁進(jìn)過程中,我們電力將會(huì)在整個(gè)能源系統(tǒng)中提供重要支撐作用,這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:1、發(fā)電側(cè)、化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)換,這里面電力起到非常重要作用。2、用戶側(cè),電氣化,工業(yè)交通樓宇和電氣化水平不斷提升。3、和電有關(guān)的、互補(bǔ)的一些能源產(chǎn)業(yè),包括能源載體,包括制氫、儲(chǔ)能等各個(gè)方面。
我們預(yù)計(jì)到2050年,電力在整個(gè)能源需求側(cè)會(huì)占到50%以上,所以提高電氣化的效能、促進(jìn)主要能源電氣化轉(zhuǎn)變這是非常重要的方面。未來能源系統(tǒng)我們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用,一個(gè)能源平臺(tái),一個(gè)數(shù)字化平臺(tái)。日立ABB專注于能源平臺(tái)這個(gè)方面。
海上風(fēng)電技術(shù),持續(xù)發(fā)展過程當(dāng)中第一個(gè)就是風(fēng)機(jī)容量在不斷的加大,現(xiàn)在已經(jīng)有15兆瓦風(fēng)機(jī)正在投入運(yùn)行。同時(shí)它的機(jī)電系統(tǒng)我們可以做到66千伏都是比較成熟的技術(shù)。另外損耗也在不斷減少,還有一個(gè)它的布局也在發(fā)生比較大的變化。
第二個(gè)方面,我們講機(jī)電協(xié)同,66千伏變壓器開關(guān)都是非常成熟技術(shù),另外交流海上升壓站現(xiàn)在變成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),基本上標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),我們還可以做預(yù)知解決方案。
第三方面,為了促進(jìn)設(shè)備可靠性,數(shù)字化變電站概念,用在海上交流變電站方面。
第四方面,懸浮式技術(shù),我們做電氣設(shè)備,從電氣設(shè)備角度不管海上變電站還是風(fēng)機(jī)里面電氣設(shè)備,我們都有比較成熟的技術(shù)。
最后一個(gè)方面,高壓直流送出,66千伏風(fēng)機(jī)可以直接送到直流換流站送到岸上,另外現(xiàn)在2GW大功率輸送,我們技術(shù)也相對(duì)比較成熟,有時(shí)候受一些電纜制造影響,但是從電氣設(shè)備上是比較成熟。另外,在2GW的以上送出方面,我們還是推薦雙極拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以減少電網(wǎng)發(fā)電沖擊,同時(shí)保證電力送出實(shí)現(xiàn)最大化。
這是海上發(fā)電技術(shù)比較大的變化,從風(fēng)機(jī)側(cè)通過66千伏機(jī)電系統(tǒng)可以直接送到海上升壓站,再通過高壓直流通道通過海纜送到陸上換流站,然后電氣可以接到交流電網(wǎng),避免原來風(fēng)機(jī)一些風(fēng)險(xiǎn)。
海上風(fēng)電和交流比最大優(yōu)勢:
第一個(gè),這個(gè)損耗比較低,尤其遠(yuǎn)距離送電時(shí)候,損耗降低一半以上。另外柔性直流可以提供比較好的電壓和頻率支撐,這可能是交流和傳統(tǒng)直流沒有的。另外一個(gè)海上風(fēng)機(jī)組合陸上電網(wǎng)安全解耦,一方出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)影響到另外一端,海上風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障不會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)送電。
目前海上風(fēng)電大概三分之一通過高壓直流送出,每個(gè)GW小時(shí)可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領(lǐng)先的企業(yè),案例就是海上風(fēng)電送出當(dāng)中,2000年,我們第一個(gè)在丹麥叫7個(gè)GW,10.5千伏;在2011年400個(gè)GW,150千伏;2015年的時(shí)候,800GW,320千伏。這些都是投運(yùn)的實(shí)現(xiàn),2017年的時(shí)候做了一個(gè)916GW,320千伏的。當(dāng)然現(xiàn)在正在實(shí)施的還有2024年的900GW,320千伏。
所以,這方面我們有豐富的經(jīng)驗(yàn),高壓直流本身原來是日立ABB發(fā)明,60年前我們發(fā)明高壓直流技術(shù),在全球參與的超過120個(gè)高壓直流工程,柔性直流也有20年歷史,全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績。
海上直流輸電大家講了,還有一些很多的特點(diǎn),一個(gè)可用率非常重要,風(fēng)場建完以后,可用率低就是浪費(fèi),電發(fā)不出來。
第二個(gè),損耗,高壓直流柔性直流損耗不斷降低,現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下。閥損耗降到0.6%以下,穩(wěn)定性也是非常重要。因?yàn)殡娏﹄娮蛹由巷L(fēng)機(jī)產(chǎn)生很多諧波,我們有成熟技術(shù)抑制高頻振蕩,實(shí)現(xiàn)整個(gè)無振蕩的連接。
另外一個(gè)方面,海上平臺(tái)造價(jià)非常高,所以海上平臺(tái)小型化,也是我們一直研究一個(gè)方向。目前典型的案例,一個(gè)GW的海上風(fēng)電它的直流平臺(tái)能做到8000噸以下,這個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我們競爭對(duì)手和同行業(yè)的水平。
我們在2GW現(xiàn)在正在做一些技術(shù)準(zhǔn)備,我們還是希望采用這種雙級(jí)支撐,如果一個(gè)極出現(xiàn)故障,另外一個(gè)極送出計(jì)劃,不會(huì)讓整個(gè)發(fā)電場停下來。這方面通過雙極結(jié)構(gòu),對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)沖擊也會(huì)最小化。
另外就是在設(shè)計(jì)的時(shí)候,有幾個(gè)參數(shù)比較重要,最重要度電成本和初始成本,我們做一個(gè)優(yōu)化。其中損耗、高性能是非常重要參數(shù),因?yàn)橹苯佑绊懙秸麄€(gè)項(xiàng)目的回報(bào)。
第二個(gè)就是系統(tǒng)拓?fù)溥x擇,什么容量、什么電壓下選擇什么單極、雙極,對(duì)后續(xù)影響也是非常重要。
第三個(gè)部分,系統(tǒng)設(shè)計(jì),過電壓等等,海上風(fēng)電我們作為發(fā)電廠看待,與電網(wǎng)還是有很大的區(qū)別,從控制保護(hù)等各個(gè)方面。這一塊也是在決策時(shí)候也是非常重要的一個(gè)方面。
核心設(shè)備的選擇,高可靠、低損耗和緊湊,這個(gè)也是關(guān)鍵點(diǎn)。海上風(fēng)電如果需要更換一個(gè)設(shè)備或者做維修,估計(jì)最低也要100-200萬元。設(shè)備可靠性非常重要。
另外一個(gè)全生命周期成本,我們設(shè)計(jì)閥、設(shè)備都是30年。振動(dòng)需要非常復(fù)雜的技術(shù)進(jìn)行計(jì)算和模擬,另外在中國考慮地震影響,抗震能力和抗海浪潮汐能力是兩個(gè)矛盾一件事情,所以這方面需要很多技術(shù)保證整個(gè)設(shè)備運(yùn)行30年。
平臺(tái)小型化的設(shè)計(jì),這里面除了整個(gè)的設(shè)備優(yōu)化,還有新技術(shù)。我們現(xiàn)在把平臺(tái)所有的開關(guān)設(shè)備都做成氣體絕緣,降低整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)和投資。
第二個(gè),通過新能源高效并網(wǎng)與交易支撐,實(shí)現(xiàn)歐洲綠色發(fā)展。
因?yàn)樾履茉撮g歇性還有很多特點(diǎn),需要一個(gè)有效的系統(tǒng)來保障整個(gè)能源的供應(yīng)。另外一個(gè)方面,提高基礎(chǔ)設(shè)施的利用率非常重要。所以這里面有幾個(gè)技術(shù):1、多端直流技術(shù)。2、直流斷路器技術(shù)。3、直流電網(wǎng)保護(hù),它和電網(wǎng)不太一樣,發(fā)電作為一個(gè)能源島,一個(gè)不同的終端也有很多技術(shù)在里面。4、高壓直流所有的電氣設(shè)備,我們叫氣體絕緣化,減少占地面積。
這就是歐洲我們參與一些案例,在歐洲剛才講到在蘇格蘭水電輸電公司他們基于兩端一個(gè)直流項(xiàng)目,未來再擴(kuò)三端,五端直流,相當(dāng)于多端高壓直流聯(lián)網(wǎng),這樣加大電力供應(yīng)的安全,同時(shí)幫助能源之間的傳輸,有利于降低溫室氣體效應(yīng)。5個(gè)系統(tǒng)整個(gè)控制和保護(hù)系統(tǒng),還是要求很高的,包括整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,需要很多的研究在里面。
我們的目標(biāo)還是和大家一起,通過我們的技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)模式的創(chuàng)新,構(gòu)建綠色能源系統(tǒng)共同享受低碳美好未來,謝謝大家!
(北極星根據(jù)速記整理,未經(jīng)演講人審核)
評(píng)論