[蔡旭】海上全直流风电场及场群(中英文)

大规模海上风电场集群交直流输电方式的等价距离研究

012020年04月第4期

系统规划大规模海上风电场集群交直流输电方式的等价距离研究

大规模海上风电场集群交直流

输电方式的等价距离研究

刘景晖，万振东，李飞科(中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海 200001)

摘要：随着海上风电场的布局逐步从近海走向远海，以及新型柔性直流(direct current，DC)输电技术等日趋成熟，

在规划设计中研究分散布局的大规模海上风电场集群最优输电方式，合理选择先进适用、安全可靠、经济合

理的输电技术，为大规模分散式海上风电场群输电方式决策提供科学的方法是十分必要的。本文首先分析了

海上风电场两种主要输电方式即高压交流输电方式、柔性直流输电方式的技术特点，然后对各种输电方式进

行了详细的成本构成分析及计算，并对不同距离和容量下的输电方式做出经济性比较。最后通过计算得到了

海上风电交流/直流输电方式的等价距离，研究结果可为输电规划以及工程设计提供参考。关键词：海上风电；柔性直流输电；等价距离

中图分类号：TM715 文献标志码：Ａ文章编号：1671-9913(2020)04-0001-05

Study on Equivalent Distance of Transmission

Mode for Large Scale Offshore Wind Farm Cluster

LIU Jing-hui, WAN Zhen-dong, LI Fei-ke

(East China Electric Power Design Institute Co., Ltd. of CPECC, Shanghai 200001, China)

Abstract: As the layout of offshore wind farms gradually moves from offshore to far sea，and also with the new

ﬂexible DC transmission technology is becoming more and more mature. In the stage of planning and design, it is very

交流送出海上风电场无功配置方案

Engineering Design | 方案设计

交流送出海上风电场无功配置方案

刘虹

(上海勘测设计研究院有限公司勘察检测研究院，上海200434)摘要：长距离高电压交流海缆送出的风电场接入系统，巨大的海缆充电功率可能导致海缆沿线电压电流波动较大，造成海缆电压越限和过载。在建立海上风电场等值模型的基础上，依据计算海上风电场送出

系统在各种工况下无功需求，确定高压电抗器和SVG补偿容量。然后依据并网点电压波动，以并网点无功交换为零为约束条件，计算高压海缆沿线电流分布。鉴于海缆允许的载流量随海缆的敷设方式和敷设环境条件变化，提出依据高压海缆沿线的电流最佳分布确定高压电抗器容量在海上升压站和岸基集控中心分配的方法。文案法应用于某海上风电场的规划设计中，该风电场现已投入使用，其运行情况良好，实践说明提出的无功配置方法是可行有效的。关键词：海上风电送出系统，海上风电场，无功配置，海缆载流量

Reactive power configuration of offshore wind farm transmission system via AC

submarine cable

LIU Hong

(Survey and Testing Research Institute of Shanghai Investigation and Design Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200434, China)

Abstract: When a wind farm is connected to the system with a long-distance high-voltage AC submarine cable, the huge reactive charging power of the submarine cable may cause large voltage and current fluctuations along the submarine cable, and may cause the submarine cable to overload and exceed the voltage limit. On the basis of establishing the equivalent model of the offshore wind farm, the compensation capacity of the high-voltage reactor and SVG is determined according to the calculation of the reactive power demand of the sending system of the offshore wind farm under various working conditions. Then, according to the voltage fluctuation of the grid connection point, and the reactive power exchange of the grid connection point is zero as the constraint condition, the current distribution along the high-voltage submarine cable is calculated. Since the current limit of the submarine cable varies with the laying method and environmental conditions of the submarine cable, the distribution of the high-voltage reactor capacity in the offshore booster station and the onshore centralized control center is determined according to the optimal current distribution along the high-voltage submarine cable. The method is applied to the planning and design of an offshore wind farm. The wind farm has been put into use and its operation is good. The practice shows that the reactive power allocation method proposed is feasible and effective.

海上风电场经柔直送出系统的虚拟导纳中频振荡抑制策略

第52卷第9期电力系统保护与控制 Vol.52 No.9 2024年5月1日 Power System Protection and Control May 1, 2024

DOI: 10.19783/ki.pspc.231361

海上风电场经柔直送出系统的虚拟导纳中频振荡抑制策略

聂永辉1，张瑞东1，周勤勇2，高磊2

(1.东北电力大学，吉林吉林 132012；2.中国电力科学研究院有限公司，北京 100192)

摘要：随着柔性直流输电技术在远海风电的广泛应用，海上换流站接入远海风电场时出现了中频振荡现象，严重

危害系统安全稳定运行。为此，提出了一种基于虚拟导纳的中频振荡抑制策略。首先，采用模块化状态空间法建

立了海上风电场经柔直送出系统的小信号模型。然后，采用参与因子分析方法揭示了影响中频振荡的关键因素，

并分析了各关键因素对中频振荡的影响特性。在此基础上，提出在柔直控制系统中添加虚拟导纳的阻尼控制策略，

并基于阻尼控制器对中频、LCL振荡的差异影响划分了控制器参数的稳定域。最后，在Matlab/Simulink中搭建时

域仿真模型。结果表明，所提策略在系统不同运行工况下均可有效抑制中频振荡，提高了系统稳定性。

关键词：海上风电场；柔性直流；中频振荡；模块化状态空间法；虚拟导纳

Virtual admittance control strategy for medium-frequency oscillation in an offshore wind

farm when connected to a VSC-HVDC

NIE Yonghui1, ZHANG Ruidong1, ZHOU Qinyong2, GAO Lei2

(1. Northeast Electric Power University, Jilin 132012, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China)

海上全直流型风电场的研究现状与未来发展_蔡旭_施刚_迟永宁_常怡然_杨仁忻_张占

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.08.002 文章编号：0258-8013 (2016) 08-2036-13 中图分类号：TM 715；TM 614

海上全直流型风电场的研究现状与未来发展

蔡旭1，施刚1，迟永宁2，常怡然1，杨仁忻1，张占奎2

(1．上海交通大学风力发电研究中心，上海市闵行区 200240；

2．中国电力科学研究院，北京市海淀区 100192)

Present Status and Future Development of Offshore All-DC Wind Farm

CAI Xu1, SHI Gang1, CHI Yongning2, CHANG Yiran1, YANG Renxin1, ZHANG Zhankui2

(1. Wind Power Research Center of Shanghai Jiao Tong University, Minhang District, Shanghai 200240, China;

2. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China)

ABSTRACT: With the fast development of offshore wind farm, the cost-effective collection and transmission of large-scale offshore wind power are concerned increasingly. To better integrate the HVDC technology to the future offshore wind farms, advanced concepts of DC-DC power conversion and DC wind turbines can be extended to all-DC wind farm design. The state-of-art of four key technologies of the offshore all-DC wind farm are studied, including networking mode (with/without step-up substation) and its evaluation method; key devices (DC wind turbine, DC transformer in offshore step-up substation, onshore converter station and DC circuit breaker) and their technology; operation and control; fault and protection. The prospect of offshore all-DC wind farm is given based on the development trends of these key technologies. A recommended configuration is also proposed based on modular multilevel converter.

(完整版)海上风电场+风机基础介绍

海上风电场风机基础介绍

技术服务中心业务筹备部海上风电场风机基础介绍

为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。

Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for

future. 2 前言

近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。

本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。

海上风电场风机基础介绍

为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。

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future. 3 目录

1 风机基础类型 --------------------------------------- 4

1.1 重力式基础 ----------------------------------------- 4

1.2 单桩基础 ------------------------------------------- 6

1.3 三脚架式基础 --------------------------------------- 8

海上全直流型风电场的电压源型控制

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会议通知︱2019智能配电技术研讨会

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征稿｜第四届轨道交通电气与信息技术国际学术会议征稿｜中国电工技术学会电机与系统学报（英文季刊）

摘要

电子信息与电气工程学院风力发电研究中心（上海交通大学）的研究人员杨仁炘、施刚、蔡旭，在《电工技术学报》2018年增刊2上撰文指出，为解决风电场内网交流集电线路的无功充电电流及过电压问题，采用直流汇集和传输并网的全直流风场，将成为大型海上风场电力汇集与并网的一种可行方案。

针对大规模全直流风场并网带来的惯量缺失问题，提出一种全直流风场的协调控制方法，包括岸上换流站的惯性同步控制、直流升压站的快速电压控制、直流风电机组的惯量响应及一次调频控制。在这种控制方式下，全直流风场对交流主网体现为一个具有惯量响应与一次调频能力的同步发电机，实现了全直流风场的电压源型控制。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真软件构建全直流风场仿真算例，验证了所提控制方法的有效性。

近年来，海上风电以其风资源持续稳定、风速高、发电量大、不占用土地资源、靠近负荷中心等特点成为未来风电发展的重要选择。随着风场离岸距离的增长，交流输电线路的电容效应及风电功率的波动特性，使大型海上风电场采用柔性直流（Voltage Source

Converter Based HVDC, VSC-HVDC）并网成为一种趋势。

另一方面，随着海上风电机组的大型化以及机组间距的增大，风电场内网交流集电线路的无功充电电流及过电压问题变得日益严峻。因此，作为一种可能的解决方案，采用直流汇集和传输并网的全直流风电场日益得到重视。

典型的全直流风电场如图1所示，包括直流风电机组、直流升压站、岸上换流站和电缆网络。风力发电机经AC-DC变换将风能以直流电形式输出，在直流升压站处汇聚并升高电压，经电缆送至岸上换流站逆变并网。由于常规控制下全直流风电场的各级变换器隔离了风电场的惯性，风电场不能自主参与电网的功率平衡，大规模并网后降低了电网的惯性。该问题的解决需要从全直流风电场各级变换器出发，探索直流风电机组变换器、直流升压变换器、岸上换流器的控制方法及相互间的协调控制策略，实现风电场对大电网的惯量响应与频率支撑。

浅谈海上风电场输电方式

摘要：随着绿色能源的不断发展，我国海上风电发展快速，其中海上风电输电系统具有重要的作用。海上风电可以保证我国东部的能源电力供应，我国海上风电项目逐步由近海浅水区向深水区拓展，相关输电方式成本性越发凸显，选取合适的输电方式、降低成本是海上风电逐渐向深远海化、规模化发展的关键。本文主要讲解海上风电场轻型直流输电方式的情况。

关键词：海上风电场；输电方式；研究

在我国海上风能中具有丰富的资源，在5米到25米水深，50米高度的位置具有2亿千瓦的海上风电开发潜力；在5米到25米水深，70米高度的位置具有5亿千瓦的海上风电开发潜力[1]。另外在深远海、近岸潮间带等也有丰富的风能资源。我国海上风电资源多集中在东部沿海地区，海上风电的开发，有利于推动工业的绿色转型发展，减少化石能源应用，保证能源电力供应。但是由于运行以及施工环境恶劣，海上风电的建设、电能输送以及运行维护的成本高于陆上风电，制约海上风电的大规模发展。海上风电场的场地面积要多于陆上风电场，风电机组之间距离更大，且具有分散化、间歇性等特点，增加与电力系统之间稳定连接的难度。

1 传统海上输电系统的概述

海上风电场连接陆上电网过程中主要使用高压直流输电方式或者高压交流输电方式[2]。高压交流输电方式主要适合近距离输送或者小规模输送。在高压交流输电方式中，实施方案成熟度较高，近海输电的结构简单，成本比较低，具有较高的可靠性，工程的运行经验比较丰富，但高压交流输电方式具有明显长距离输送电缆电容效应、突出的过电压问题、很难控制无功电压等缺点。高压直流输送方式可以分为基于电压源换流器的高压直流输电以及基于线性整流换流器的高压直流输电。在线性整流环流器的高压直流输电中对附属设备以及换流器站具有较高的要求，还需要具有较多空间，需要非常大的海上换流器平台，在运行过程中很容易受到交流网络的干扰，如果出现这种干扰，会造成高压直流输电系统的切断，因此这种技术不适合在海上风电输电中应用。传统高压直流输电以及高压交流输电系统[3]均无法解决海上风电场这种由“孤岛”电源与电网稳定连接的难题，本文着重描述可满足上述要求的轻型直流输电方式。

海上风电柔性直流输电及变流器技术徐孝峰

发布时间：2021-08-30T05:19:15.020Z 来源：《河南电力》2021年5期作者：徐孝峰江丁勇林圣辉

[导读] 近些年来，风电产业在我国技术和政策的支持下，得到了快速发展，而柔性直流输电不仅具备调节速度快，运行可靠等优势，而且还可以提高系统运行的稳定性，因此在海上风电中得到广泛应用。

（华电（福建）风电有限公司福建福州 350000）

摘要：基于气候变化和能源短缺的双重压力下，发展可再生能源势在必行。而风能作为可再生能源取之不尽、用之不竭，这就使得海上风电具备比较好的发展前景。同时，海上风电柔性直流输电也得到了国内外学者的青睐，但是传统DFIG风电变流器无法满足海上风电发

展需求，此时就需要引进先进的变流器技术，以此来更好的推动海上风电发展。

关键词：海上风电；柔性直流输电；变流器

近些年来，风电产业在我国技术和政策的支持下，得到了快速发展，而柔性直流输电不仅具备调节速度快，运行可靠等优势，而且还可以提高系统运行的稳定性，因此在海上风电中得到广泛应用。柔性直流输电属于新型直流输电技术，其一般是指在绝缘栅双极晶体管和

电压源换流器的基础上研发而来，系统具备理想的自关断电流能力。在海上风电领域，为了充分发挥柔性直流输电的优势，还需要合理引

进变流器技术，下面将会对其进行全面、系统的研究。

1.海上风电柔性直流输电概述

在海上风电发展过程中，柔性直流输电技术得到了广泛应用，其具备可向无源网络供电、无需额外增加无功补偿设备、能实现输电系统无功功率与有功功率独立控制等优点，可以更好的满足长距离输电要求，因此成为海上风电首选技术。目前，在国外柔性直流输电技术

已经得到大面积的推广，并产生了比较理想的环保和经济效益。如今，大多数海上风电厂电能直流输送选择了基于轻型高压直流输电背景

下的发电机集中控制并网方案，如图1所示，通过升压变压器升压后，风力发电机传输的交流电通过交流海底电缆运输至公共交流母线上，

大规模海上风电场并网接入方式

陈锋;刘连永;董余凡

【摘要】海上风电场以其储量丰富、风力稳定、干扰少等特点,受到越来越多的关注,是未来风力发电发展利用的大趋势.对比分析了适用于海上风电场并网的高压交流(HVAC),常规高压直流(LCC-HVDC)和柔性直流输电(HVDC-Flexible)3种并网方式,并着重探讨了几种柔性直流输电并网的具体方案以及适用于海上风电场的直流换流站拓扑结构.

【期刊名称】《江苏电机工程》

【年(卷),期】2014(033)003

【总页数】4页(P81-84)

【关键词】海上风电;高压交流输电;常规高压直流输电;柔性直流输电

【作者】陈锋;刘连永;董余凡

【作者单位】丹阳市供电公司,江苏丹阳212300;丹阳市供电公司,江苏丹阳212300;丹阳市供电公司,江苏丹阳212300

【正文语种】中文

【中图分类】TM614

随着世界经济的不断发展，能源短缺和环境污染等问题日益严峻，各国都开始着手优化能源结构，大力开发可再生能源。近年来，我国也加快了构建绿色能源供应体系的步伐，其中风力发电以其巨大的潜力和相对成熟的商业化基础最为引人注目。文中介绍了适用于海上风电场并网传输解决方案的特点和适用范围，并进行了对比分析。

1 海上风电场发展状况及优势

中国风能资源十分丰富，目前已经探明的风能储量约为3226 MW，主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁以及东部和东南沿海及岛屿上，已经建成并网发电的风电场主要分布在新疆、广东、辽宁、内蒙、浙江等16个省区[1，2]。东部沿海地区经济发达，能源紧缺，开发丰富的海上风能资源将有效改善能源供应情况，因此海上风电的开发前景广阔[3-5]。

一般认为2 MW是陆上风电机组单机容量的极限值，因为此类风机桨叶长度将达到60～70 m，陆上运输很困难，安装用的吊车吊装重量将超过1200～1400 t，大部分地区不具备这个条件。由于风电场的噪声、占用大量土地资源以及风电机组庞大的体积，使得陆上风电场的选址和风机的运输遭遇很大困难。而这些问题对于海上风电来说，相对较容易解决，海上运输方便并且超过1500 t的浮吊已经比较普遍，风电的开发正向海上转移，即建设海上风电场。

基于PSModel的海上风电场全电磁暂态建模与仿真

崔森;郁舒雁

【期刊名称】《电网技术》

【年(卷),期】2024(48)1

【摘要】开发有效的风机电磁暂态模型是进行海上风电并网研究的基础。根据不同生产厂家所提供的直驱风机模型,提出了一种基于厂家黑盒模型的直驱风机电磁暂态建模方法。利用厂家所提供的模型测试数据解析风机的故障响应特性,推导了不同厂家在电压故障下有功和无功功率响应表达式,包括故障期间的穿越控制过程及不同过程间的暂态切换策略。提出了加权平均压降的风电场等值方法,采用自主研发的全电磁暂态仿真软件(power system model,PSModel)对我国广东某海上风电场进行全电磁暂态建模。根据稳态潮流及暂态特性结果验证了模型可通过系统测试,且有效实现了海上风电场的全电磁暂态建模,从而为该风场接入大电网后的安全稳定分析提供了研究基础。

【总页数】10页(P262-271)

【作者】崔森;郁舒雁

【作者单位】清华大学电机工程与应用电子技术系;电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

【正文语种】中文

【中图分类】TM614

【相关文献】 1.海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析2.含风电场的多直流送出电网电磁暂态仿真建模3.基于FPGA的直驱型风电场详细电磁暂态建模方法4.基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究5.直流机电暂态仿真建模及与电磁暂态仿真的对比

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