明阳智能技术组合迭代推动我国海上风电发展
专题
《海洋与渔业》记者罗茵
“■类的发展到现在，
?V从猿猴到直立行走再到创造今天灿烂的人类文明，中间的发展机制适用于达尔文发现的进化论。那么海上风电的发展，是不是也遵循某种理论呢？”明阳智慧能源集团股份公司（以下简称“明阳智能”）执行总裁兼首席技术官张启应在讲述海上风电在中国的进化和发展中指出，技术进化是海上风电发展的动力引擎，进化机制犹如自然界的生物进化，通过不断组合和迭代，适应不同环境，从而推动海上风电的发展。
海上风电发展要因地制宜
物竞天择，适者生存。针对中国独特的海上风资源状况，中国海上 风机产品需契合中国台风频发、低风 速、地质水文复杂的独特环境特点进行进化和发展。
张启应指出，海上风电在中国首先要面对台风的挑战。“台风对于广东而言，对于整个中国而言，不是 罕见的，是常客，我们必须要面对它,这是和欧洲不同的地方。”为此，张启应和他的团队试图找出让风电与台风“好好相处”的方式。“大家觉得台风很可怕，可能带来一些灾难性的损失，但通过分析，台风也是能为我们所用的。”
他们监视了“山竹”期间珠海桂山和汕尾风电厂的风向、风速变化。“根据我们的常规理解，强风应该在珠海桂山，我们作对比发现，在汕尾风电厂陆上最大风速是64.24米，
而珠海桂山只有49.72米，风向的变化在珠海10.8度，在汕尾28.49度。
台风期间海上正风系数变化都好于陆上，我们认为可以通过主动偏航的方式解决台风问题，当然还有其他解决方案。”另外，张启应也提到，两叶片风机有天然的抗台风优势，明阳智
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大型海上风电关键技术与装备
国家重大产业技术开发专项 大型海上风电关键技术与装备 （3MW以上海上风力发电机组研发与产业化） 一、申报单位概况 上海电气风电设备有限公司由上海电气集团股份有限公司控股，是大型风力发电机组设计、制造、销售、技术咨询、售后服务的新能源专业公司。 公司成立于2006年9月，总部位于上海紫竹高科技园区，生产基地分别位于上海闵行经济技术开发区和天津北辰科技园区。 通过技术引进并消化吸收，1.25MW风力发电机组已形成批量生产，08年将完成300MW的生产；通过与国际知名风机设计公司合作，联合设计的2MW机组今年将完成小批量生产。依靠上海电气人力资源优势和产业优势，一支结构合理、专业搭配齐全的风电工程技术团队业已形成。目前公司现有员工200余人（08年底将有400人），其中本科以上84人、硕士20人、博士1人，上海电气的风电产业正处于高速发展之中。 二、申报项目名称及主要内容 申报项目名称：3MW以上海上风力发电机组研发与产业化 主要内容：开发研制具有完全知识产权的3MW以上大型海上风力发电机组，并实现技术产业化生产，主要内容为： 1.研制海上3MW以上双馈式变速恒频海上风电机组的总体设计技术；包括气动 设计、结构设计和载荷计算； 2.大型海上风力发电机组系统集成技术；分部件接口技术； 3.海上风电机组控制策略的研究和应用； 4.海上风电机组机群远程监控技术的研究和应用； 5.大型海上风力发电机组的塔架基础设计技术研究； 6.海上风电机组在线监测、预警及故障诊断技术； 7.海上风电灾害预防及预防控制技术； 8.海上风电机组在特殊的海上气候、环境条件下,基础塔架、防腐、防潮、抗 台风等的技术解决方案和材料开发利用；
海上风力发电及其控制技术
电器工业?２８? １．海上风电发展历史、现状及优势 在陆地风电快速发展的同时，风能利用的新的领域—海上风电悄然兴起。世界上很 多国家制定计划开发海上风电场。１．１ 海上风电发展的四个阶段［１］ 海上风电起始于欧洲，世界上第一台海上风电机组于１９９０年在瑞典Ｎｏｇｅｒｓｕｎｄ建成，容量为２２０ｋＷ，位于离岸３５０米，水深６米处。轮毂高度３７．５米。海上风电发展分为以下四个阶段： １） １９７７～１９８８，国家级海上风能资源潜力和相关技术的研究，论证建设海上风电场的可能性； ２） １９９０～１９９８，欧洲范围内海上风能潜力评估，一些拥有中型风力机的近海风电场相继建成； ３） １９９９～２００５，大型海上风电示范工程的建设和大型海上风力发电机组技术开发； ４） ２００５以后，大型海上风电场的规模化发展时期。１．２ 当前发展现状 到２００３年末，围绕欧洲海岸线，海上风电总装机６００ＭＷ，集中在丹麦、瑞典、荷兰和英国。目前最大的海上风电场是位于丹麦南海岸Ｎｙｓｔｅｄ风电场，容量为１６６ＭＷ。于２００３年１２月开始发电，该电场发的电可以满足１４５０００户家庭的用电需求。到２０１０年，欧洲海上风电的装机容量将达到１００００ＭＷ。 ◎ 中国科学院电工研究所 鄂春良 海上风力发电及其控制技术 在陆地风电快速发展的同时，风能利用的新领域——海上风电悄然兴起。本文介绍了海上风力发电的发展现状和技术趋势以及海上风电机组平台基础建设的一个新方法——集中发电平台。分析了海上风力机的主要机型及其控制特点。最后简要分析海上风电的经济性及其发展前景。 表１ 运行中的近海风电场 While terrestrial wind power develops quickly, marine wind power - the new field of wind power utilization - emerges without notice. This article introduces the development situation and technical trend of marine power generation, as well as a new method for construction of platform for marine wind power generation units - centralized power generation platform. It analyzes the major types of marine wind power generation units as well as their control characteristics. Eventually, it briefly analyzes the cost-effective characteristics of marine wind power and its development prospect. 目前正在运行中的海上风电场如表１所示［３］。１．３ 发展海上风电的优势发展海上风电具有以下优势［２］： １） 海上风力资源大大高于陆上，这已经被建成的海上风场所证实，离岸１０ｋｍ的海上风速通常比沿岸陆上高约２５％； ２） 海上风湍流强度小，具有稳定的主导风向，机组承受
海上风力发电及其关键技术分析
海上风力发电及其关键技术分析 发表时间：2019-04-17T10:00:32.630Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第35期作者：张旭明 [导读] 由于人类社会生产和生活方式的发展，电能是使用技术最为成熟和应用最为广泛的能源。因此对天然能源最有效的利用方式是将这些能源首先转化为电能，将电力能源供应给个人或者企业用户之后，再根据具体使用需要将其转变成动能、热能以及光能等形式 张旭明 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：由于人类社会生产和生活方式的发展，电能是使用技术最为成熟和应用最为广泛的能源。因此对天然能源最有效的利用方式是将这些能源首先转化为电能，将电力能源供应给个人或者企业用户之后，再根据具体使用需要将其转变成动能、热能以及光能等形式。因此能量的转换技术是现代人类社会生产和生活中应用的最关键的技术之一，而发电技术是其中影响最深远的一种。 关键词：海上风力发电；关键技术；分析 1导言 我国风力资源储量十分丰富。近年来，我国陆地风电产业发展十分迅速，但是存在建设用地、电网条件以及环保等问题，极大地制约了陆地风电的发展。同时，我国的海岸线较长，风能资源十分丰富。有关调查表明，海上的风速要比陆地高出20%以上，单位面积可增加70%以上的发电量。因此，研究分析海上风力发电及其关键技术具有重要的现实意义。 2海上风力发电技术概述 与传统能源的开采利用相比，扑捉和利用海上风力资源面临空前的技术难题。这些技术问题涵盖了能量转换设备的设计研发、发电设备的安装施工、海上风力发电电能的传输和供电网络的建设以及海上风力电场的运维管理等方面。因此尽管早在二十世纪的七十年代就有人提出了利用海上风力发电的设想，但是全面的科学研究和实践应用到上个世纪末才真正的全面展开。这由于与陆地风力发电技术的研究相比，海上风力发电面临的复杂施工地质环境缺乏成熟和可借鉴的工程技术做为基础，针对海水的波浪冲击、海冰影响、海水腐蚀以及海上风力和风向变化也没有系统的荷载计算和分析标准。另一方面因为特殊的工程环境和施工、运输以及运维技术需要等因素，造成海上风力发电场建设缺少足够的成熟经验做为参考，导致建设海上风力发电场的投资规模和回报率具有很多不确定性，因而海上风力发的商用推广近十年才随着相关技术的日渐成熟真正展开。 3海上风电与陆上风电的对比及其技术难点 3.1海上风电与陆上风电的对比 （1）随着高度的变化，海上风速呈现下降趋势，因此在海上实现风力发电可以有效利用塔架，降低海上风湍流的强度，使主导风向处于稳定状态，有效避免风力发电机组因疲劳负荷出现故障，延长风力发电机组的使用寿命。一般情况下，它将会比在陆地的使用寿命高2.5～3倍。（2）由于海面上障碍物较少且海平面粗糙度较低，相对而言风速的大小和方向都不会产生较大变化，风况好于陆地。（3）通常情况下，海上的风速要比陆地上高25%，且不会受到噪音影响。因此，基于相同发电设备的基础上，在海上风力发电要比陆地上增加25%以上的发电量。 3.2海上风电的技术难点 （1）在海面上，风力发电设备需要面临大风和海浪的冲击。在进行风电机组安装和建设过程中，它的支撑结构（塔架、基础和连接等）的施工质量要求较高，不仅需要能够应对各种恶劣的海上气候环境，还需要具有较高的防腐蚀性能。（2）很多风力资源分布在5～50km的海岸，这些区域大多水深超过50m，给海上风力发电场的施工带来了巨大影响。一般情况下，常采用贯穿桩结构进行基础的海底固定，如重力基础、多脚架基础等，但是这些建设成本都较高。 4海上风力发电基础形式及其关键技术原理简析 4.1海上风力发电基础设计分类概述 设置在海上的风力发电的主要设备需要有具有一定承重能力和稳定性的基础，才能够稳定可靠的捕捉和转化海上的风能，因此基础的设计主要需要考虑其承重能力和在复杂的海上环境与风电设备运转带来的荷载下工作的稳定性。根据基础与海床之间的相对关系，目前的设计基本可以分为固定式和悬浮式两种。其中悬浮式的基础设计是针对海水深度大于五十米的情况，参照海上石油天然气开采平台的建设技术而研究的，目前还没有具体的实践应用。而因海床工程地质条件和海水深度的不同，固定式基础的具体结构又分为多种形式。 4.2重力式基础原理及其技术要点 重力式的海上风力发电基础设计是在传统的船坞和码头工程技术的基础上，根据风电设备的运行和安装需要改进而成，因此基础的设计、预制、运输和安装技术都比较成熟。其原理是利用基础自身材料的和所承载的风电设备的重力，实现整个发电设施在海床上的稳定运行，因此在具体的技术参数的设计中的关键是计算风电设施的运转和环境带来的荷载[3]。目前重力式基础的应用主要受到海床工程地质条件、海水深度和经济性的限制，首先由于重力式基础的稳定性要求海床天然结构比较坚实，并且在预制的基础沉入海底之前需要对海床进行预处理，而在我国很多近海海床存在软土层，导致预处理所需要耗费的成本比较可观；其次由于技术条件和经济性所限，目前重力式基础的使用仅限于海水深度小于10m的海域。 4.3桩基式基础技术原理及其应用 在目前已经建成的海上风力发电场当中，桩式基础的应用占有最大的比例，尤其是其中的单桩式基础，是海上风电大国丹麦海上电场建设的主要基础形式。这一方面是因为这一设计形式的施工技术相对简单和经济，另一方面与丹麦沿海的海床工程地质条件有关。单桩式基础的材料采用大径空心柱形钢管，利用大功率的打桩设备直接嵌入海床，为了实现风电设施在海上的可靠稳定运行，单体式的钢管直径最大可达六米，能够适用的海水最大深度为30m。但是由于来自海水、海风和风机运行荷载的承载形式所限，这种风电设施基础形式对海床工程地质的要求相对较高，而且由于目前海上风力发电机组的单机容量越来越大，单桩的直径过大导致其经济性变差和面临施工技术瓶颈。因此在实践应用过程中又演化出了单立柱三桩、导管架式以及多桩承台式等多种桩基式基础，通过复杂的结构形式来增强基础的稳
海上风力发电技术
海上风力发电技术 相关简介 海上风力发电技术/风力发电技术丛书 市场价： ￥49 元 ISBN：9787122083227 出版社：化学工业 2010-06-01 第1版 2010-06-01 第1次印刷 开 本：16开 页 数：190页 类 别： 电子电脑 -> 电工无线电自动化 -> 电工技术目录 第1章 海上风资源与海上风力发电发展现状 1.1 海上风能与风电开发 1.1.1 海上风能的特点 1.1.2 海上风力发电机组的发展现状 1.1.3 海上风力发电机组应具备的特点 1.2 欧洲海上风力发电发展现状 1.2.1 欧洲海上风电技术的发展回顾 1.2.2 欧洲目前和近期开发的海上项目 1.2.3 欧洲开发海上风电的潜力 1.2.4 欧洲发展海上风电的经验 1.3 中国海上风力发电发展现状 1.3.1 中国发展海上风电的自然环境 1.3.2 中国风电场的发展现状 1.3.3 中国海上风电发展面临的问题 1.3.4 中国发展海上风电的对策 第2章 海上风电开发的优劣势分析 2.1 海上风电场建设 2.1.1 海上风电场选址原则 2.1.2 海上风电场的配置 2.1.3 海上风电场的成本 2.2 海上风电开发的优势 2.2.1 高质量的海上风资源 2.2.2 更多可以借鉴的经验 2.3 海上风电开发面临的制约因素 2.3.1 盐雾腐蚀对风力机的影响 2.3.2 台风的影响 2.3.3 海浪的载荷
2.3.4 撞击的风险 2.3.5 海上风电场建设的困难 2.3.6 运行与维护 第3章 海上风力机区别于陆上风力机的特殊性3.1 海上风力机技术路线选择 3.1.1 风力机故障分析 3.1.2 主要的技术路线 3.2 风力机基础多样化设计 3.2.1 基础设计条件要求 3.2.2 常见的基础形式 3.2.3 几种基础方案比较 3.2.4 基础设计流程 3.3 基础的施工 3.3.1 重力式基础施工 3.3.2 单桩式基础施工 3.3.3 三脚架式基础施工 3.3.4 导管架式基础施工 3.3.5 群桩基础施工 3.4 风力机防腐密封设计 3.4.1 主要的防腐蚀措施 3.4.2 海上风力机防腐措施 3.4.3 海上风力机密封措施 3.4.4 密封圈性能比较 3.5 风力机基础防撞击设计 第4章 海上风力机防台风加强设计与应对策略4.1 台风破坏的分析 4.1.1 台风的形成 4.1.2 台风的分布规律 4.1.3 台风浪的形成和传播 4.1.4 台风的主要特点及其对海上风力机的影响4.1.5 台风破坏的原因分析 4.1.6 台风影响等级划分三维坐标体系 4.1.7 抗台风加强设计总体思路 4.2 传动链增强设计 4.3 机舱罩的加强设计 4.3.1 加强机舱罩连接部位 4.3.2 舱内设置钢板加强筋 4.4 风速风向仪选取 4.4.1 灾难性气候对风电机组的破坏 4.4.2 测风仪的分类及特点 4.4.3 风力机风向仪的故障原因及设计原则 4.5 测风仪应急预案 4.6 台风期间控制策略 4.7 质量阻尼器减振设计 4.7.1 阻尼器的分类 4.7.2 结构上使用阻尼器的特点 4.7.3 阻尼器的安置形式 4.7.4 海上风力机使用阻尼器的作用 第5章 海上风力机发电能力优化设计 5.1 风力机转速的优化 5.1.1 控制过程概述 5.1.2 控制目标 5.1.3 控制策略分析 5.2 优化模型因数分析
我国海上风电发展现状与技术浅析
我国海上风电发展现状与技术浅析 发表时间：2019-01-16T09:52:31.807Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：刘要治 [导读] 摘要：我国陆地风电场的建设水平已经开始进入到一个快速发展的阶段，而且海上风电场的建设工作也正在全面推进。 （国家电投集团广东电力有限公司海上风电项目部广东揭阳 522000） 摘要：我国陆地风电场的建设水平已经开始进入到一个快速发展的阶段，而且海上风电场的建设工作也正在全面推进。从现阶段的发展情形中可以看出，我国尤其是广东省十分重视风电的开发和利用，已经开始建设海上风电场，这势必会成为未来风电发展的主要趋势。本文首先介绍了海上风电发展的基本概念，接着分析了当前海上风电的技术现状，最后探讨了我国海上风电场在未来的发展前景，以期为相关人员提供一定的参考。 关键词：风电资源；风力发电；海上风电场 风能是一种具有清洁作用的可再生能源，同传统的化石燃料发电相比，风力发电的优势在于没有CO的排放，可以将其看作是一种非常理想化的绿色能源。随着陆地风电场建设技术的成熟，风电场向近海和远海区域的发展已成为一种必然趋势和不二选择，深远海域中的风能资源非常的丰富，而且海域粗糙程度同陆域相比，具备更大的发展前景和优势。所以，从整体的发展趋势来看，海上风电技术在未来有着极大的发展空间。 一、海上风电发展概况 在全世界化石资源日益紧缺的严峻形势下，能源短缺国家均将发展目光投向了风力资源丰富的广阔海域，欧洲多个国家已建立了多个海上风力发电厂而且规模巨大。世界上已经有海上风电场和正在开发中的国家包括英国、德国、瑞典、法国、丹麦等。 中国东部沿海的海上可开发风能资源约达5亿千瓦，不仅资源潜力巨大且开发利用市场条件良好，只是由于中国沿海经常受到台风影响，建设条件较国外更为复杂。且由于缺乏一定的建设经验和产业政策支持，且关键设备不具备相关的自主性生产能力，导致我国海上风电的发展发展较慢。 目前，我国海上风电发展更多受制于施工能力，大多是基于现有的运输船只、打桩设备、吊装设备等，设计一个相对经济、可行的方案。由于我国海上风电建设尚处于起步阶段，缺乏专业的施工队伍，施工能力较弱，以至于在设计过程中优化空间较小。随着海上风电项目的开工建设，将大大提高我国海上风电的施工能力，并逐渐形成一些专业的施工队伍。施工能力的提高反过来又为设计优化提供了更大的空间。 二、我国海上风电的技术现状分析 “十二五”期间，我国海上风电发展比较缓慢，从相关统计可以看出，在2015年末的时候，海上风电累积装机仅有103万千瓦，远远低于之前规划的目标，主要原因还是现阶段的桩基制造、大型风电机组、海洋工程施工等技术发展不够完善，而且海上风电安装的成本也比较高，各个企业的投入热情明显不高。但是在进入到“十三五”尤其是2016年之后，随着海上风电政策的大力支持，设备以及各项安装成本也开始降低，这时候，海上风电的建设工作进入到一个快速发展的阶段，尤其是江苏、广东等区域海上风电布局迅速。从相关数据中可以看出，当前风电新增装机是159万千瓦，同比增长了64％，累积的容量已经达到了163GW，尤其是以国家电投江苏大丰10万千瓦海上风电项目为代表的一批项目的相继投产，为国内其他区域的海上风电开发、建设起到明显的示范作用。截止到2020年的时候，预计让我国海上风电建设目标达到10GW，。 我国的海岸线长约为18000公里，岛屿拥有6000多个，风能密度基本都在300瓦/平方米以上，尤其是粤东区域高达600-700瓦/平方米，平均风速在7米/秒左右。同陆地相比，近海风能资源更为的丰富。从气象局对我国资源的评价中可以知道，我国近海100m高度层中，5-20m 水深区中的资源开发量约为2亿KW。随着大规模海上风电场的开发与建设，设备的制作和工程设计等工作水平也有了明显的提升，而海上风电行业的标准体系也得到了进一步的完善。大量海上风电机组也开始国产化和批量化，这就说明，现阶段的施工设备与安装工艺已经向着一个成熟的方向在发展。 三、我国海上风电的发展前景 （一）产业政策。为了促进新型产业的发展，风能等可再生能源应该得到更为合理化的应用，因此，国家能源局、海洋局、广东、江苏等相继出台了海上风电发展规划和相关产业政策，最好是从国家政策的角度出发，以此来促进海上风电的快速发展。从相关的政策文件中可以发现，在开始建设的时候，应该秉承着因地制宜的基本原则，合理化的布局海上风电产业，积极鼓励深远海域建设工作，顺便调整风电并网政策，健全风电产业的相关体系。 社会经济在快速的发展，这就意味着技术开始趋于成熟，要加速成本的下降，就应该拥有一定的开发规模。例如，在以“星辰大海”为主题的演讲中，相关人员就表示，必须要以数据为基础，全面展现出未来我国海上的开发计划。从广东、福建、江苏等地方政府的介绍中，也可以发现，我国海上发展前景是非常广阔的。就以福建为例，从发展中的实际计划分析中可以发现，到2020年，海上风电装机规模可以达到200万千瓦以上，而且到2030年底的时候，将会超过1000万千瓦。这就意味着我国海上风电在市场中具有非常大的成长空间。 （二）建安技术。海上风电场的建设是一个非常复杂且系统性的工程，各项施工都会受到天气因素的限制，所以在施工的时候，最好是选择一些天气比较平静，海况比较好的季节来开始施工，这样就可以缩短周期，并且降低相应的费用。例如，在基础性的施工中，目前海上风电场中最为常用的基础性技术则是单桩和重力桩技术，单桩技术中，所要考虑到的则是桩基的直径和质量等，打桩锤有柴油和液压两种。液压最大的打击能量可以达到800kNm,能量损失率约为20％左右，效率比较高。再者，就是在风机的安装过程中，分为陆上安装与海上运输等，我国大型起重船只比较多，不需要任何改造就可以开始施工，而且整体的安装工作在国内也比较容易实现。 我国海上风电场建设工作正处于快速发展阶段，尤其是广东省粤东、粤西区域今年发展势头迅猛，不过由于国内缺乏专业化的施工队伍，导致总体建安、施工能力比较薄弱。但是随着大批项目的开工与建设，施工队伍也在不断变强，并且逐渐的形成了一支比较专业化的队伍。同时根据市场的需求，在未来也会出现一大批更为专业的运维团队，从事电机组和海缆等设备的维护，具备极强的专业性。当海上风电的认证体系逐渐趋于完善的时候，海上风电项目在今后也会拥有一个更为广阔的发展空间。 （三）海上风电成本。从现阶段海上风电项目的造价情况中可以看出，海上项目一般要高于陆地风电项目。一般而言，远离海岸的海域环境一般都比较复杂，而且离岸的距离越长，那么海底电缆的长度与所需变压设备的数量也会有所提升，安装成本也会从原本的4千 元/KW增加了8千元/KW。此外，海上风电场的成本一般可以将其分为几个不同的部分，如设备的购置费用，以及其他费用。从广东海上风
海上风电输电与并网关键技术研究
海上风电输电与并网关键技术研究 发表时间：2019-04-03T09:59:32.597Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：李飞 [导读] 摘要：在所有可再生能源中，风力发电是拥有相关技术最为完善的发电方式，同样也是最具潜力的能源开发方式。 （山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100） 摘要：在所有可再生能源中，风力发电是拥有相关技术最为完善的发电方式，同样也是最具潜力的能源开发方式。当前世界对能源资源需求迫切，由于海上存在丰富的能源，可以被利用非常多的风能，所以有非常多人进行研究海上风电输电并网关键技术。文章则对海上风电输电并网的研究进行了分析。并对现有的相关技术进行分析和总结。最后提出海上风电的发展仍需要进一步提升的结论。 关键词：海上风电；并网技术；海上变电站；风电的研究 引言：与陆上风电发展对比，我国相关的对于海上风电发展的研究仍比较落后。海上风电并网的研究预测等技术还处于初级发展阶段。然而随着国家逐渐发展海上能源技术，就急需相关人员尽快研究海上发电技术。文章就介绍了海上风电输电并网方面的技术的发展，并且对未来海上风电输电并网的发展给予期许。 一、海上风电输电技术 1.1 高压交流输电技术 要进行海上高压风电交流输电需要满足许多条件，要保障海上风电并网的电质量，要平衡电压电流。除此之外，因为电网与电场之间的作用是共同作用的，可以相互影响，当电压差突然过大或过小都会产生不良作用。更会造成在风电输电的整个过程产生的安全隐患。基于以上情况，就更需要海上风电场具备较强的防控能力。 1.2 高压直流输电技术 然而如果海上风电站距离岸边超过最高限度。那么采取当高压交流输电就难以实现远距离输电。也因此高压直流输电就具有输送距离远的优点。那么我们也可以说，高压直流输电就将成为未来海上输电的重要方式。 1.3 其他输电技术 而除了交流输电，直流输电等常见形式之外，还有分频输电和多相输电等方式。分频输电技术可以不提高电压减低输电频的方式进行输电。运用这种方式可以减少输电的路数提高输电频率，并且还可以提高线路的使用寿命。但其也有一些缺点，运用该技术会使低频变压器的花费增多。多相输电是指相数多于三相的输电技术，其技术具有提高输送效率的优点，但是由于相数的增多，会导致故障事故的增加，使操作更加困难。结合以上数据，考虑到资金、应用性来看，在以后海上输电仍以高压直流输电和高压交流输电为主。而由于海上风电技术的逐渐发展，未来海上风电场的规模应该更大，距离岸边更远的方向发展。那么海上风电直流输电的优势便凸显出来。 二、海上风电集电与变电设计技术 海上风电场电气系统由海上风电场集电与变电系统组成，其具有电气设备完善，连接方式复杂的特点。而海上风电场集电系统和海上升压站设计两部分。 2.1 海上风电集电系统设计技术 因为海上风电场运行复杂，海上条件较大，所以如果系统发生故障，则很难进行维护，并且进行维护的耗费也会加大。因此，要想使海上输电系统平稳运行，就需要更加维护集电系统。集电系统的优化技术包含系统优化、设备选型等。虽然当前相关技术已经取得了一定成绩，但仍需要结合相关实践取得的经验来进行进一步优化。海上风电场集电系统任务是将各风电机组输出的电能通过中压海底电缆汇集到海上变电站的汇流母线。 2.2 海上风电变电系统设计技术 自从我国发展海上输电技术以来，目前已经有多座海上电站建成并开始使用。而英国等欧洲地区则是我国海上电站的主要建成地。在实际应用中，工作人员通常会通过分析风电场位置，环境规模，地形等因素综合考虑设计、施工、运行、资金等情况对海上输电站进行优化选址。而在海上输电站内部设计建设过程中，合理的电气主接线方案和设备选型对提升变电站的可靠性。 三、海上风电功率预测技术 3.1 区域海气耦合模式研究 根据相关数据，，海上不受地形和植物、建筑等外部影响，海上流速较小，风电机影响距离远，范围大。同时由于海上会出现台风，波浪，大雾等恶劣环境都会使发电站运行受到不利影响。这些环境影响都会使得监测结果不同于陆地。同时由于海上环境复杂，海洋状况和大气之间都会相互制约，相互影响。基于海洋–海浪–大气模式耦合的数据模式，不仅可以改良风场和水汽运输的能力。而且可以通过海–气等物理过程来预报天气。当然由于海上风电预测的发展比陆地上相关技术发展较晚，还不能完全满足实际工程的需要。 3.2 台风预测技术 为了增强风电并网安全运行，则需要提高风电功率的预测准确程度。提高气象预报的精确程度，提高相关数据的分析编辑，来提升系统的自我保护能力。 四、海上风电集群控制技术 4.1海上风电控制技术 海上风电远程集群控制的目的，是将地舆上相邻、特性上相关且拥有1个共同地点接收的风电场集群进行整体分析、集中控制处理，以至于控制出力的周期性和运动性，以形成在规模和外部控制特性等与常规电厂类似的电源，具备灵活响应电网改动与控制的能力。海上风电集群控制技术按照功能可分为有功控制技术、无功控制技术及安全稳定控制技术。 4.2 海上风电有功控制技术 海上风电场的远距离有功控制技术大都被采用于海上风电，让风电集成系统能够在最大发动状态下参加各种系统调整、调频以及在特殊状态下的响应电网的活动。我国为了规范风电并网技术的应用，制定了国家相关的数据标准，并将其纳入法律规定。而根据国家电网发布的官方制度法规，都规定了电网场在运行过程中的准确的输出功率等数据。并且国内外学者都也研究了有功控制研究技术中相关的风电机组的运行状况。不仅这样，相关专家学者都将研究重心放在单个的电场。现在现有的功率分配的算法粗略可以分成加权和数学规划两种算法。其中平均分配，按风电场比例容量分配的为加权电场。这种算法操作简单，容易完成。而数学规划法则是从不同数据中选择最合适
海上风电基础形式及关键技术综述(何)
研究生课程考核试卷 科目：新能源装备现状及发展趋势 教师：何玉林（教授、博士生导师） 姓名：学号： 专业：机械设计及理论类别：学术 上课时间：2012 年11 月至2012 年11 月考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师(签名)
海上风电基础形式及关键技术综述 【摘要】风是没有公害的能源之一。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大1 0倍。风力发电在近几年发展很快，尤其是陆地风场的建立，但是，由于陆上风电场存在占用土地资源，产生噪声污染、干扰公众视觉等问题，阻碍了其发展。自上世纪90年代开始，人们的视线逐渐转向了海上，修建了海上风电场。风电基础作为海上风电的重要组成部分，其结构形式多种多样，本文将对主要结构形式作扼要阐述，并简要说明海上风电基础的若干关键技术。 关键字：海上风电，结构形式，风电基础 引言 海上风能具有湍流强度小，主导风向稳定、节约土地资源等优势。近年来．海上风力发电在欧洲获得较快的发展。已安装的海上风电机组容量已超过150万千瓦。在我国，目前，已建的风力发电机组均为陆上发电机组，而海上风力发电比陆上风力发电更具有不占用陆地面积、风速比陆地大、风的方向较稳定等优点。 海上风力发电机组通常由三个部分组成：塔头、塔架、基础。其中基础部占有重要的位置，其建设成本在海洋风电造价中占有较大的比重，约占整个工程成本的20％～30％，是主要的成本风险对整机安全至关重要。 海上风电场风机基础是将风机稳固在海上的重要建筑物，风机基础处在海洋环境，不仅要承受结构自重、风荷载，还要承受波浪、水流力等；同时，风机本身对基础刚度、基础倾角和振动频率等均有非常严格的要求。目前，很多国家在探索经济安全的海上风电基础形式，这对于我国的海上风电发展很有借鉴意义。
适用于大规模海上风电的并网技术分析
76 EPEM 2019.9 新能源 New Energy 风 力发电是可再生能源利用领域中技术最成熟，最具商业化发展潜力的发电方式之一。相比于陆上风电，海上风电具有资源条件稳定、靠近电力负荷 中心等优势，近年来成为世界各国风电发展的重要方向[1]。根据相关研究，全球海上风电装机容量到2030年将达到153GW，主要集中在中国和欧洲。欧洲在海上风电领域一直占据主导地位，总装机容量为15780MW，占全球海上风电总装机容量83.9%。我国从2010年4月第一座海上风电场——上海东海大桥项目一期工程并网发电开始，到2017年底海上风电总装机容量达2788MW，仅次于英国和德国。国家“十三五”规划明确，到2020年海上风电开工建设1000万千瓦，确保建成500万千瓦。 大规模海上风电并网会给系统带来电压波动、电流畸变、潮流不确定等问题，特别是接入网架结构较薄弱的电网时，系统的稳定性、安全性将受到严峻的考验[2]。本文对比分析了三种海上风电并网技术：高压交流(hVAC)、基于电流源型变换器（LCC）的高压直流(hVDC)、基于电压源型变换器（VSC）的高压直流，并对第三种海上风电并网技术的不同集电方式进行了深入分析，讨论了各自的优缺点和适用范围。 1 三种海上风电并网技术 1.1 HVAC 海上风电通过hVAC 并网的电气系统主要包括风力发电机群、中压交流集电网、海上变电站、高压交流输电线路以及岸上变电站。海上风力发电机 适用于大规模海上风电的并网技术分析 广东省惠州电业发展总公司 肖浩庆 摘要：对比分析了基于电压源型变换器的高压直流海上风电并网技术的三种集电方式，研究结果可为我国海上风电并网技术的选择提供参考。 关键词：海上风电；并网技术；高压交流；高压直流；集电方式 的输出电压为0.69kV，经过其内部变压器后连接到交流集电网。海上风电场的交流集电网电压等级通常为33~36kV，海上变电站将电压进一步升压到110kV 或220kV，然后通过电缆并入电网。 海上风电通过hVAC 并网的优点是结构简单、工程造价较低，缺点主要有：输电距离受限。由于交流电缆的对地电容较大，其电容的充电电流随着输电距离的增加而增加。在50hz 情况下，当输电距离超过140km 交流电缆将无法把功率送到电网[3]。为提高输送能力，通常需要在海上变电站或岸上变电站加装感性无功补偿装置。一般来说，当海上风电场的输电距离超过70km 时，采用hVAC 并网技术将不能满足大容量、远距离海上风电输送的需求；输电损耗较高。传输有功功率一定时，相比于直流输电采用交流输电的损耗较高。并且随着输电距离增加，采用交流输电的功率损耗较直流输电增加较快；受电网影响较大。采用hVAC 输电时，海上风电场和岸上电网属于同步电网，当岸上电网因故障发生扰动时，海上风电场将受到较大的影响，严重时甚至会造成风电场 的脱网。 图1 基于hVac 的海上风电并网示意图