探究海上风电场升压站电气设备选型

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浅析海上风电场升压变电站电气布置

浅析海上风电场升压变电站电气布置

区域治理智能电力与应用浅析海上风电场升压变电站电气布置华成佳沈阳恩德新能源技术有限公司,辽宁 沈阳 110000摘要:随着海上风电的快速发展,海上升压变电站电气布置成为了海上风电场建设的研究重点。

因此,下文对海上风电场升压变电站电气布置方案进行了研究分析,提出了海上升压变电站总体功能系统布局及布置的基本要求和原则,并且对主要配电装置在海上升压变电站的优化布置提出了建议,希望对相关人员提供帮助。

关键词:海上风电场;升压变电站;电气布置风力发电是当前世界上发展最快、最具商业化和规模化开发条件的可再生能源。

随着海上风电场离岸距离及装机容量的不断增大,建设海上变电站成为了海上风电场建设中的重要环节之一。

因此,加强对海上升压变电站设计问题的研究,尤其是掌握电气布置及设备选型等设计的关键技术问题,对海上风电工程大规模建设有着极大的指导作用。

一、海上升压变电站总体布置和设备选择的原则海上升压变电站是建造在海洋固定平台上的升压变电设施,其与常规陆地上的变电站相比,在站址的选择、环境条件、施工运行维护、基础设计及辅助设施等方面都有着极大的特殊性。

所以说,对于海上升压变电站总体进行布置和设备进行选择时,要充分考虑以下原则。

1站址和设备的选择首先,对于站址的选择要结合海上风电场布置的整体进行考虑,并根据风电场位置、装机规模、离岸距离、接入系统方案、海洋环境、地形地质条件、海底管线、场内外交通等情况[2],对设计、施工、运行、维护、建设及投资等因素进行综合考虑,从而合理选择海上升压变电站的站址;其次,对于设备的选择要满足海洋运行环境的要求。

由于海上升压变电站设备及生产辅助设施要满足海洋运行环境的要求,所以对于电气设备的设计、安装及制造工作来说,需要从安全、便于检修方面进行考虑,并注重集约化、小型化、无油化、自动化、免维护的技术方针,从而选择性能优越、可靠性高、免维护或少维护、能满足潮湿、重盐、雾等恶劣环境条件下稳定运行要求的设备。

深度探讨风电场升压站电气一次设备的多元化与关键性

深度探讨风电场升压站电气一次设备的多元化与关键性

深度探讨风电场升压站电气一次设备的多元化与关键性摘要:随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,风电场作为一种清洁、可再生的能源形式受到了广泛关注和发展。

风电场升压站作为风电场电气系统中的重要一环,承担着电能从风力发电机组传输到电网的关键任务。

本文通过深度探讨风电场升压站电气一次设备的多元化与关键性,旨在阐述其在风电场运行中的重要地位和功能,以及不同电气设备的优劣和适用场景,为风电场升压站的优化设计和安全运行提供理论指导和实践参考。

关键词:风电场升压站;电气一次设备;多元化;关键性引言:近年来,全球对于清洁能源的需求日益迫切,风能作为一种绿色、低碳的可再生能源,逐渐成为能源产业的热门选择。

风电场作为风能利用的主要形式,其技术和规模不断发展,成为可持续发展战略中不可或缺的组成部分。

在风电场中,升压站作为电能传输的关键环节,其电气一次设备的多元化与关键性对于风电场的高效运行和稳定输出起着至关重要的作用。

1.风电场升压站的关键性1.1 电能传输的重要环节风电场升压站在整个风力发电系统中扮演着至关重要的角色,特别是在电能传输的环节。

当风力发电机组产生电能后,其输出电压通常较低,无法直接供应给电网,电能传输的第一步是将低电压交流电能升压成适合输送到电网的高电压电能。

升压站中的变压器起到了电能升压的关键作用,变压器能够根据设定的变比将电能从低电压端传输到高电压端,以减少输电过程中的电能损耗。

通过升压,电能的传输距离和输送效率得到优化,从而确保风电场的发电能力能够高效地输送到电网,满足用户的用电需求。

除了变压器,电气一次设备中的断路器和隔离开关也在电能传输过程中发挥着关键作用,断路器负责控制电流和实现开关功能,而隔离开关则用于隔离和保护设备。

在电能传输过程中,这些设备能够确保电路的稳定运行,并在故障发生时及时切断电路,以保障风电场运行的安全性和稳定性。

在风电场升压站的关键性方面,电气一次设备是电能传输的重要环节,负责将低电压交流电能升压至适合输送到电网的高电压水平。

海上升压站电气设计

海上升压站电气设计

海上升压站电气设计谭任深赵陆尧(中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司,广东广州510663)摘要:作为海上风电场送电枢纽,海上升压站既是电力工程,又是海洋工程。

基于此,结合海上升压站特点,从并网、配置、防腐方面对升压站的电气设计要求展开了分析。

结合项目实例,对升压站电气设计方案、设备选型、防雷接地、防腐与防护等级等方面进行了探讨,为类似工程建设提供参考。

关键词:海上升压站;电气设计;设备选型;防雷接地;防腐0引言海上风电场升压站用于对风电场发出的电能进行汇集和传送,随着海上风电产业的蓬勃发展,海上升压站建设更加广泛。

海上升压站建设具有一定的特殊性,由于其需要在恶劣的海洋环境中工作运行,因此,需要加强对海上升压站的电气设计研究,以满足海上风电场建设要求,重视电气系统方案设计,保证设备、设施能够长久稳定运行。

1海上升压站特点海上拥有丰富的风能资源,风能开发对环境影响小,且能量密度高。

作为大型海上风电场的关键组成部分,海上升压站可以实现风电汇集和传送,由于使用的电气设备需要长期在海上环境中工作,所以要满足防盐雾、防生物霉菌和防湿热要求,还要应对高紫外线辐射、台风、狂浪等问题,需要对其实施严格防护。

在复杂的海洋水文地质条件下,升压站建设施工需要解决设备运输、安装问题,通常采用专用的大型海上安装运输船舶运输设备,还要掌握设备施工时机和方法。

此外,由于海上升压站距离大陆较远,交通不便,无法随时巡视或检修,因此需要采取“无人值守”的方式进行设备状态监测和远程操控。

2海上升压站电气设计要求2.1并网要求在电气设计方面,海上升压站系统和设备配置首先要达到并网要求,按照国标《风电厂接入电力系统技术规定》(GB/T19963—2011)等规范要求接入电网。

目前,海上风电场并网点基本处于电网末端,想要保证风电接入不会给电网稳定运行带来影响,需要结合网点附近电网结构进行升压站的电气设计,确保风电接入能够满足电力系统要求。

海上升压变电站设计及建造研究

海上升压变电站设计及建造研究

海上升压变电站设计及建造研究针对我国海上风电的发展特点,对国内外现有海上升压站的设计、建造进行了简要分析,旨在为后续类似项目设计、建造提供指导。

早在20世纪八九十年代,欧洲就开始陆续修建海上风电场项目,在海上风电场输变电技术方面积累了不少工程经验。

而我国2000年以前的项目均没有设置海上升压站,随着我国海上风电的发展,“十三五”期间,我国将进入海上风电规模化发展期,要开发建设离岸距离远(大于12 km)、容量较大(200——400 MW)的海上风电场,而这些风电工程均需设置海上升压站。

1、设计概况1.1 海上升压站类型根据风电场选址,针对不同的施工水平及环境条件,形成了两种模式的海上升压站结构——模块装配式海上升压站结构和整体式海上升压站结构。

模块装配式海上升压站是将升压站分为若干个模块,如变压器模块、高压模块、中压模块、站用电模块、辅助系统模块、控制模块等,每个模块都采用钢结构,在陆上组装厂制作,在陆上完成模块内的设备安装调试,然后各模块单独运至现场起吊并就位,各模块安装完成后现场再进行各模块之间的连接。

整体式海上升压站是将整个升压站上部结构作为一个整体,在陆上组装厂完成整个升压站的制造、设备安装和调试,然后整体运至现场,采用大型起重船安装。

选择何种方式取决于工程的实际施工、运输条件和能力。

上海振华重工(集团)股份有限公司负责建造的第一座中广核如东150 MW海上风电场示范项目海上升压站、华能如东300 MW海上风电场工程110 kV海上升压站以及江苏滨海300 MW海上风电场项目工程220 kV海上升压站均为整体式海上升压站。

1.2 设计总则说明根据《Offshore substations for wind farms》(DNV-OS-J201)的分类,海上升压站一般分为无人操作的海上升压站(A类)、临时或者长期有人操作驻守的海上升压站(B类)以及无人操作的海上升压站平台加一个生活平台(C类)。

海上风电场升压站关键技术研究

海上风电场升压站关键技术研究

海上风电场升压站关键技术研究摘要:海上风电场升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。

文中拟对装机容量为400MW的海上风电场升压站的选型、主接线、平面布置等关键技术进行初步研究,进一步了解海上升压站电气设计的主要内容,为海上升压站的设计提供理论基础。

关键词:海上风电场,升压站,主接线0 引言中国是能源大国,更是用电量大国。

到2025年,亚洲用电量将占全球的一半,中国用电量将占全球的三分之一。

在双碳政策的鼓励和引导下,大力发展可再生能源成为当前降低碳排放的重要举措。

利用海上风能这一可再生能源进行发电,没有废水、废气的排放,也没有燃料的消耗,既能促进当地的经济发展,也不会破坏原有的生态环境和人居环境,是解决能源紧缺的最佳选择之一。

世界能源署预测,2040年,可再生能源将占全球电力的2/3,其中风电、光伏占40%,到2050年,风电年新增装机规模将达130GW左右。

而我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大领海,海上风能资源丰富,占我国风能资源的75%左右。

随着风力发展技术的逐步成熟,海上风力发电成为新能源发电的重要组成部分。

1 海上风电场升压站概述海上升压站是海上风电场电能汇集和外输的能源枢纽。

因其所处为海上环境,电气设备需要具有防盐雾、防湿热、防生物霉菌等“三防”要求,有些地方还有抗强台风和狂浪的要求,以及防高紫外线辐射的问题。

且海上升压站远离大陆,其运行维护较为困难,需采用远程监控、设备状态监测和无人值守的运行方式。

2 海上风电场升压站发展现状经过国内近几年的行业发展和技术储备,海上升压站技术日渐成熟,已掌握了海上升压站的设计、建造、安装技术,一座座海上升压站在中国沿海海域建设完成,为海上风电的发展作出了贡献。

截止2022年上半年,全球海上风电装机总容量为54.9GW,其中中国装机容量占比45%(24.9GW)。

2022年上半年全球风电装机容量增长6.8GW,其中主要增量来自于中国。

2022年上半年,全球新投产的海上风电场共33座,其中中国25座。

探究海上风电场升压站电气设备选型

探究海上风电场升压站电气设备选型

探究海上风电场升压站电气设备选型摘要:近年世界范围内环境污染的问题越来越严重,因此人们对清洁能源的重视程度越来越高,对于发电工程来讲,逐渐从传统的火力发电向着水力发电和风力发电转变。

在风力发电中,海上风电场以其不占用陆地资源、海上风力资源丰富等优势获得了广泛应用,不仅能源供给过程清洁环保,而且极大缓解了我国逐渐增长的电力需求。

本文以滨海北区的100MW海上风电场为例,从海上风电场升压站点设备的选型要求出发,对电气设备的选型做了分析。

关键词:海上风电场;升压站;电气设备前言我国的海岸线十分广阔,而且海上风力资源充足,因此为海上风电场的发展提供了良好基础。

强劲、稳定、干扰少、发电量大是海上风电场的主要优势,因此近些年我国加强了在海上风电场领域的发展。

我国的能源局和气象局对海上风能资源做了调查,据调查结果显示我国海上10M高度的风能可转化为7.5亿千瓦的能源,在我国未来的清洁能源领域有着极为广阔的前景。

我们既已明确海上风能资源的丰富,就要对其进行有效利用,因此建设海上风电场、选择科学合理的电气设备非常重要。

一、海上风电场升压站选择电气设备的基本要求(一)满足海上特殊环境的要求在海上风电场中,由于其环境特殊,因此所选择的电气设备也相对比较特殊,通常在选择电气设备的时候都要将后期的维护和检修考虑在内,另外对于其运行安全性也要做全面考虑[1]。

因此海上风电场的电气设备要具备小型、无油、自动、便于维护、安全、抗腐蚀等多方面特征,这样才能适应海上的特殊环境。

(二)要考虑到设备的尺寸问题由于海洋环境有着潮湿、盐雾重、腐蚀性强、可施工范围小等特点,在海上设置升压平台的时候需要全面考虑这些因素的影响,为了控制平台的成本投入,就必须采用紧凑、抗腐蚀、防潮的施工策略,因此在选择电气设备的时候必须考虑平台的施工面积问题,从而为电气设备的尺寸设置提供依据。

(三)满足无人操作的要求在海洋环境中无法像陆地风电场一样进行管理,因此建设海上风电场的时候要充分考虑无人操作的问题,而实现无人操作就需要选择符合无人要求的设备,从而通过信息技术的应用实现海上风电场的无人化运行。

浅析风电场升压站电气一次设计

浅析风电场升压站电气一次设计

浅析风电场升压站电气一次设计本文结合工程实际,对风电场220kV升压站电气一次设计的相关内容进行了分析,以供同仁参考!标签:风电场;220kV升压站;电气一次设计、某风电场根据规划远期规模为150 MW,分三期建设,本期风电场为一期工程,装机容量为48MW,共安装22台单机容量为2000kW的风电机组,通过4回35kV线路汇集后送至新建的220 kV升压站,升压站同期建设。

根据项目审批后的接入系统报告,升压站新建1台150 MV A升压变,新建1回220kV线路接入电力系统,线路长度约为10 km,导线截面按300 mm2考虑; 220kV升压站220kV侧电气主接线远期及本期均采用线路变压器组接线,35kV侧采用单母线接线;本期新建1×150MV A升压变低压侧配置30Mvar(容性)和5Mvar(感性)的动态可连续调节的无功补偿装置。

1、升压站电气主接线根据规程DL/T-5218规定,经接入系统设计审批,220 kV升压站220 kV侧电气主接线远期及本期均采用线路~变压器组接线,35 kV侧采用单母线接线。

35 kV风电场工程出线4回,远期出线10回。

2、各级中性点接地方式220 kV侧接地方式:220 kV侧为星形接线,中性点通过隔离开关接地。

35 kV侧接地方式:升压站35 kV母线为单母线接线,共计10回出线。

根据集电线路的设计资料,计算35kV系统单相接地电容电流为111.28 A,大于规程规定的中性点不接地系统不大于10 A的要求,根据国网974号文件要求,并考虑到部分出线为电缆出线,因此本工程35 kV系统采用小电阻接地系统,采用在主变35kV侧绕组中性点经低电阻接地,单相短路保护作用于跳闸。

根据DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》中式18.2.6.-2 、DL/T5153-2002附录C 中Id宜不小于系统的接地电容电流、DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》2.1条“低电阻接地的系统為获得快速选择性继电保护所需的足够电流,一般采用接地故障电流为100 A ~1000 A”的规定,最终按Id>kIc 取定Id值,其中k值按Q/DG1-D0103-2011《风力发电场电气设计技术导则》k 系数取1~2,本工程暂选定k=1.5,则:Rn=Un/(×Id =35/(×1.5×111.28)=121.06(Ω)。

海上风电机组选型方案研究

海上风电机组选型方案研究

摘要:为适应海上风场平价开发的需求,海上风电机组向着大功率、轻量化、一体化的趋势迅速发展。

不同型号的风电机组在发电效率、可靠性、安全性、价格及维修保养等方面差异较大,风机选型时应综合考虑各种影响因素,计算分析风电场的总体投资及单位度电投资,综合选择合适的机型。

以海上风电场开发为例,论述了风电机组选型的关键影响因素,总结归纳了风电机组选型的主要流程及方法,为类似风电场开发、设计及建设提供了参考和指导。

关键词:海上风电;机组选型;度电投资0 引言为应对全球气候变化,推动可持续发展,全球各主要国家和地区制定了相应的“碳中和”目标和具体实施方案。

我国宣布力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。

在全球碳中和的时代大背景下,全球能源结构将深度调整,以化石能源为主的传统能源结构已无法满足环境友好发展的要求,太阳能、风能、水能、核能、生物质能等清洁能源成为各国重点发展的新宠儿。

海上风能具有资源丰富、年利用小时数高,不占用土地,能够成片区大面积规模开发,距离负荷中心近、利于就地消纳等优点,因此开发海上风电已成为我国大力发展可再生能源的战略需要。

2021年全球海上风电新增装机21.1 GW,中国海上风电新增装机17 GW,占比约80%。

截至2021年,中国海上风电已经达到全球海上风电装机总容量的47%。

中石油作为能源企业,积极响应国家减碳目标,明确了绿色转型“三步走”战略,力争2035年新能源新业务产能与油、气三分天下,2050年左右实现近零排放,新能源新业务产能达到半壁江山,并已开始谋划海上风电产业布局。

当双碳目标遭遇海上风电平价上网时,降本增效将是海上风电健康可持续发展的必由之路。

随着电机技术及海工技术的进步,海上风电向超大风场规模、单机功率大型化的方向快速发展,风能利用效率大幅度提升。

海上风机大型化不仅能够摊薄风机制造、建设安装以及后期维护成本,而且采用了更加先进的设备,发电效率也有所提高。

2021年抢装潮期间,我国海上风机由主流的6 MW机型升级到10 MW机型。

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探究海上风电场升压站电气设备选型
发表时间:2019-01-16T10:03:07.947Z 来源:《电力设备》2018年第26期作者:吴涛
[导读] 摘要:近年世界范围内环境污染的问题越来越严重,因此人们对清洁能源的重视程度越来越高,对于发电工程来讲,逐渐从传统的火力发电向着水力发电和风力发电转变。

(国家电投集团江苏海上风力发电有限公司江苏盐城 224000)
摘要:近年世界范围内环境污染的问题越来越严重,因此人们对清洁能源的重视程度越来越高,对于发电工程来讲,逐渐从传统的火力发电向着水力发电和风力发电转变。

在风力发电中,海上风电场以其不占用陆地资源、海上风力资源丰富等优势获得了广泛应用,不仅能源供给过程清洁环保,而且极大缓解了我国逐渐增长的电力需求。

本文以滨海北区的100MW海上风电场为例,从海上风电场升压站点设备的选型要求出发,对电气设备的选型做了分析。

关键词:海上风电场;升压站;电气设备
前言
我国的海岸线十分广阔,而且海上风力资源充足,因此为海上风电场的发展提供了良好基础。

强劲、稳定、干扰少、发电量大是海上风电场的主要优势,因此近些年我国加强了在海上风电场领域的发展。

我国的能源局和气象局对海上风能资源做了调查,据调查结果显示我国海上10M高度的风能可转化为7.5亿千瓦的能源,在我国未来的清洁能源领域有着极为广阔的前景。

我们既已明确海上风能资源的丰富,就要对其进行有效利用,因此建设海上风电场、选择科学合理的电气设备非常重要。

一、海上风电场升压站选择电气设备的基本要求
(一)满足海上特殊环境的要求
在海上风电场中,由于其环境特殊,因此所选择的电气设备也相对比较特殊,通常在选择电气设备的时候都要将后期的维护和检修考虑在内,另外对于其运行安全性也要做全面考虑[1]。

因此海上风电场的电气设备要具备小型、无油、自动、便于维护、安全、抗腐蚀等多方面特征,这样才能适应海上的特殊环境。

(二)要考虑到设备的尺寸问题
由于海洋环境有着潮湿、盐雾重、腐蚀性强、可施工范围小等特点,在海上设置升压平台的时候需要全面考虑这些因素的影响,为了控制平台的成本投入,就必须采用紧凑、抗腐蚀、防潮的施工策略,因此在选择电气设备的时候必须考虑平台的施工面积问题,从而为电气设备的尺寸设置提供依据。

(三)满足无人操作的要求
在海洋环境中无法像陆地风电场一样进行管理,因此建设海上风电场的时候要充分考虑无人操作的问题,而实现无人操作就需要选择符合无人要求的设备,从而通过信息技术的应用实现海上风电场的无人化运行。

(四)满足使用寿命的要求
海上风电场的具体要求决定了其电气设备的特殊性,而且海上风电场的电气设备也因为这些特殊性需要投入更多成本,为了强化海上风电场的经济性,同时结合我国对海上风电场的具体规划,在选择和设计电气设备的时候要保证其拥有30年以上的使用寿命。

二、海上风电场升压站电气设备的选型
(一)主变压器的选型
1主变压器的容量
由于本次滨海北区的发电容量为100MW,由25个4MW的发电机组共同承担,同时鉴于海上升压平台出现故障的话需要的维修时间都比较长,因此为了减少因故障而导致的损失,通常会为升压平台设置两个主变压器,这样如果某一个变压器发生故障也不至于导致整个平台的瘫痪。

另外如果一台主变压器出现故障的话另一台主变换器就要承担其电量输出任务,因此选择主变压器的时候要容量控制在风电场容量以上,同时结合未来的400MW容量规划,两台主变加一起要超过400MW,也就是说一台主变要有240MKV的容量。

2主变压器的设计
由于海上风电场的特殊要求,因此在为升压平台设计变压器的时候要充分考虑其过载能力、空载损耗的控制能力、整体结构紧凑性、运行过程的安全性和可靠性、维护的便利性等技术参数。

另外在设计海上风电场的变压器时,要将其输出电量的波动性和间歇性考虑在内,要考虑会其瞬间通过巨大电量的特点,因此必须保证其过载能力符合最大能量输出的要求。

滨海北区地处北半球,属亚热带气候,全年的风力资源充沛,但各别区域风力资源较弱,而且结合风力电场输出的波动性和间歇性,变压器可能会存在的空载必须被考虑在内,因此在设计变压器的时候要严格考虑空载损耗的问题。

在空载损耗的问题之外,海上变压器的设置还受到空间的影响,因此变压器的紧凑结构也非常重要,在对本体结构进行优化的同时要通过电缆或者是GIS油气套管的方式缩减主变压器的占地空间。

绝缘和散热对海上风电变压器的影响非常大,因此在设计主变压器的时候要全面考虑这两个因素,同时结合海洋环境对变压器的影响。

应使用本体和散热装置分开布置的形式,也就是说要在封闭的变压室内设置主变用以隔绝海洋条件的影响,并用室外的散热装置进行散热,同时要用油在主变上做绝缘处理[2]。

另外为了保证变压器的防腐蚀性,其全部配件都要进行防腐蚀处理。

(二)配电装置的选型
首选是高压配电装置的选择,在海上风电场升压站高压配电中通常都会使用气体绝缘组合电器,其原理是使用金属外壳将断路器、隔离开关、避雷器、母线等组合在一起,同时向金属外壳内充绝缘气体,从而形成和外界隔绝的电气设备。

这种组合电器的外壳是不带电的,因此在布置的时候对接地以及和其他设备的距离没有严格要求。

极大减少了高压配电装置占用的空间,这对于海上风电场的特殊环境来将非常有利。

另外这种组合电器受环境的影响非常小,更有耐腐蚀的特点,因此其运行的可靠性非常高。

其次是中压开关柜的选择,滨海北区的海缆为35KV,这种规格的海缆综合性能在我国目前的海上电场施工技术中最为实用。

使用这种规格的海缆应同时配置35KV的开关柜,而开关柜也要选择气体绝缘型,这样可极大降低配电装置室的占地面积。

另外通过和空气绝缘开关柜对比发现,气体绝缘开关柜在尺寸上小了(0.6×0.9)M,而且这种35KV开关柜的运维通道非常小。

综上,在开关柜的选择上35KV气体绝缘开关柜占有绝对优势。

在35KV气体绝缘开关柜中使用的断路器通常为真空断路器,因此要重视其过电压问题。

结束语:综上所述,目前我国对清洁能源的利用越来越广泛,在清洁能源中,风能以其清洁环保、成本低等优势占据了重要地位。

而我国有着绵长的海岸线,特别是本文介绍的滨海北区,其海上的风能资源丰富,十分适合开发海上风电场。

因此本位对其风电场升压站的主要电气设备变压器和配电装置的选型做了简要分析,希望对其发展建设有所帮助。

参考文献:
[1]胡斌,罗振宇.海上风电升压站平台总体设计探讨[J].广东造船,2018,16(1):102-106.
[2]高宏飙,刘碧燕,罗雯雯.海上风电场离岸升压站关键技术研究[J].风能,2017,23(3):60-64.。

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