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高壓直流技術(shù)在海上風電中的應(yīng)用

2017-05-04 來源:海能基 瀏覽數(shù):512

目前,海上風力發(fā)電機組并網(wǎng)供電普遍采用交流輸電加靜止無功補償器(Static Var Compensator,SVC)形式,但是對于額定容量達到幾百兆瓦的大型海上風電場,由于交流并網(wǎng)方式必須與電網(wǎng)保持同步并且交流電纜傳輸容量有限,而直流并網(wǎng)可以與電網(wǎng)異步運行。

  目前,海上風力發(fā)電機組并網(wǎng)供電普遍采用交流輸電加靜止無功補償器(Static Var Compensator,SVC)形式,但是對于額定容量達到幾百兆瓦的大型海上風電場,由于交流并網(wǎng)方式必須與電網(wǎng)保持同步并且交流電纜傳輸容量有限,而直流并網(wǎng)可以與電網(wǎng)異步運行。因此對遠距離、大容量傳輸,高壓直流(High-Voltage DC, HVDC)方式比高壓交流(High-Voltage AC, HVAC)方式更具優(yōu)勢。
  
  目前,HVDC 技術(shù)主要有兩種,一種是傳統(tǒng)的基于晶閘管的相控換流器的高壓直流輸電(Line-Commutated Converter-HVDC,LCC-HVDC)技術(shù);另一種是新型的基于電壓源型變流器的輕型高壓直流輸電(Voltage Source Converter-HVDC,VSC-HVDC)技術(shù)。ABB近期推出的新版高壓直流技術(shù)屬于第二種,實現(xiàn)輸電容量翻番。
  
  選擇何種方式進行海上風電場并網(wǎng),需要考慮各種風電并網(wǎng)方式的特點。
  
  交流傳輸并網(wǎng)方式結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但是傳輸距離和容量受限,適合小容量、近距離的海上風電場并網(wǎng)LCC-HVDC的傳輸并網(wǎng)方式不受傳輸距離的限制,風電場的頻率可以大范圍變化,但換流站成本較高,一般用于特大型海上風電場并網(wǎng)VSC-HVDC的傳輸并網(wǎng)方式優(yōu)點最多,非常適合于海上風力發(fā)電場與岸上電網(wǎng)的并網(wǎng)連接,但受大功率IGBT發(fā)展水平的限制,VSC-HVDC輸電系統(tǒng)的最大傳輸容量目前只能達到幾百兆瓦,且換流站成本較高,因此比較適合于中大型海上風電場的并網(wǎng)。
  
  目前海上風電場的容量都不是太大,所以采用傳統(tǒng)HVDC進行海上風電場并網(wǎng)的工程暫時還沒有。而基于VSC的輕型直流輸電用于風電場并網(wǎng)的的商業(yè)化運行代表性的實際工程有:瑞典哥特蘭島工程用于陸上風電場并網(wǎng);丹麥Tjaereborg工程用于海上風電場并網(wǎng)。這兩個工程的順利投運及其取得的效益,為我國風電場采用柔性直流輸電方式并網(wǎng)提供了應(yīng)用前提與可行性驗證。
  
  采用 VSC- HVDC 并網(wǎng)的風電場工程
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