(3)雙邊環(huán)形布局
在放射形布局的基礎上經(jīng)一條冗余的電纜將兩回相鄰回路末端的機組相連。因回路內(nèi)部電纜連接的機組數(shù)量加倍,故電纜額定功率也需要加倍。該布局的優(yōu)缺點與單邊環(huán)形布局基本相同。
(4)復合環(huán)形布局
將單邊環(huán)形與雙邊環(huán)形進行結合,將相鄰幾回路末端的風電機組互連,然后經(jīng)一條冗余的電纜將末端的機組連接到匯流母線上。該布局相比單邊環(huán)形可以減少冗余電纜的數(shù)量,相比雙邊環(huán)形可以降低回路內(nèi)部電纜的額定容量。
上述幾種海上風電場集電線路布局方案各有特點:放射形布局投資小,可靠性低;環(huán)形布局投資大,可靠性高。因此,集電線路布局方案需要將投資和可靠性綜合考慮,對不同方案經(jīng)濟性進行比較。
2.2 海上風電場內(nèi)部集電線路布局方案經(jīng)濟比較
除了考慮風電場內(nèi)部集電線路初期一次性投資成本外,可靠性對布局方案的經(jīng)濟性也有較大影響。可靠性的影響不是體現(xiàn)在成本的支出(不考慮修復成本),而是體現(xiàn)在收入的減少,也就是說,海底電纜發(fā)生故障造成一部分機組不能正常發(fā)電,就相當于風電場在故障維修期間損失了相應的應得收入,即故障機會成本。放射形布局投資小,故障機會成本大;環(huán)形布局投資大,故障機會成本小。投資成本和故障機會成本相加得到的總成本才是用來比較不同布局經(jīng)濟性能的指標。
根據(jù)國外海上風電場建設經(jīng)驗以及相關文獻分析,在考慮海纜成本、海纜敷設成本、開關設備成本等相關性因素的影響下,不同布局方案的經(jīng)濟性理論比較如下:
(1)在典型參數(shù)下,傳統(tǒng)的放射形布局投資成本遠低于環(huán)形布局,有明顯的成本優(yōu)勢;在環(huán)形布局中,復合環(huán)形和多邊環(huán)形成本較低,雙邊環(huán)形成本遠高于其他布局。
(2)在典型參數(shù)下,放射形布局雖然由于包含故障機會成本而使總成本增加,但是其總成本仍然低于環(huán)形布局。
?。?)在各投資成本要素的變動范圍內(nèi),放射形布局都比環(huán)形布局經(jīng)濟,并且隨著電纜成本、電纜敷設成本和開關設備成本的增加,放射形布局投資成本低的優(yōu)勢更加明顯。在現(xiàn)階段的海上風電場建設中,對于風電場內(nèi)部的各種集電線路布局方案,一般來說,放射形布局還是綜合考慮后最經(jīng)濟的選擇。
3 結論與展望
大型風電場正在從陸地向海上發(fā)展,盡管建設成本較高,但是由于多方面因素的影響,海上風電已引起世界各國重視。目前國內(nèi)海上風電場仍處于發(fā)展起步階段,已建或計劃的海上風電場由于容量較小或離岸距離較近,仍采用傳統(tǒng)交流輸電方式;隨著海上風電場裝機規(guī)模不斷加大和風電場離岸距離的增加,輕型高壓直流輸電作為一項新型的輸電技術在海上風電系統(tǒng)傳輸方面具有優(yōu)越性,也更加經(jīng)濟。由于目前對于輕型高壓直流輸電技術用于海上風電場并網(wǎng)的基礎研究不多,更缺乏工程實踐,還需要進一步的深入研究和探討。