解析海上風電場并網(wǎng)方式

2018-04-04 15:41:20 上海科學普及出版社　點擊量：評論 (0)

　　隨著能源的巨大消耗和環(huán)境的嚴重污染，風能成為世界各國普遍重視的可再生能源，風力發(fā)電已經(jīng)成為一種新興的重要發(fā)電形式。風力發(fā)電技術

　　隨著能源的巨大消耗和環(huán)境的嚴重污染，風能成為世界各國普遍重視的可再生能源，風力發(fā)電已經(jīng)成為一種新興的重要發(fā)電形式。風力發(fā)電技術的成熟和完善使得海上風力發(fā)電已逐步成為風電發(fā)展的新領域。在我國，相對于陸地風能，海上風能有其獨特的優(yōu)勢，因此海上風力發(fā)電將會成為我國電力能源結構的重要組成部分。

　　技術背景

　　風能屬于不穩(wěn)定能源，受風速的影響很大，而且風電場的出力大小也是變化的，取決于風速的大小，特別是存在高峰負荷時期風電場可能處理很小，而非高峰負荷時期風電場可能處理很大的問題，所以風電場接入電網(wǎng)后將對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生嚴重影響。所以風電電網(wǎng)接入的方式顯得尤其重要。

　　電網(wǎng)必須提供足夠的手段保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，同時對大規(guī)模風電場的運行性能指標提出要求。海上風電場一般分布在遠離海岸線的區(qū)域，呈現(xiàn)多個風電機組集中分布和并列運行的特點，每個風電機組都類似于一個小型的發(fā)電廠，其對電網(wǎng)的影響因各機組本身性能的差別而不同。

　　綜合而言，大型海上風電場接入電網(wǎng)需要考慮的因素有：

　　風電接入后對電網(wǎng)穩(wěn)定性影響；

　　風電接入后對系統(tǒng)無功電壓影響；

　　風電接入后對電能質量的影響；

　　風電接入后對電力系統(tǒng)運行成本的影響。

　　風電電網(wǎng)接入技術現(xiàn)狀

　　傳統(tǒng)電網(wǎng)的接入模式是一點接入、多點使用，即一般的電網(wǎng)的功率源是唯一的，滿足附近所有的用電用戶使用。但隨著分布式風力發(fā)電的興起，電網(wǎng)中的功率由一點變?yōu)槎帱c，并且分布在不同的地理位置，這就導致了電網(wǎng)的運行模式變?yōu)槎帱c接入、多點使用，每個功率源的潮流方向都不是固定的，也就是說，可能由風電場向電網(wǎng)中發(fā)出功率，也可能從電網(wǎng)中吸收功率，這對于風電場的電網(wǎng)接入技術會產(chǎn)生很大的影響。

　　目前，考慮到眾多因素，海上風電場的電網(wǎng)接入技術主要有交流接入技術和直流接入技術兩種方法，交流輸電和直流輸電構成海上風電場的電網(wǎng)接入系統(tǒng)。

　　高壓交流輸電接入

　　對于海上風電場的高壓交流輸電接入方式，海上風力發(fā)電機發(fā)出的交流電傳輸?shù)胶Ｉ巷L電場的交流集結系統(tǒng)的交流母線上，集結后經(jīng)變壓器升壓，由交流海底電纜接入陸上主電網(wǎng)。由于交流電纜線上的充電電容很大，發(fā)出無功功率，會導致風電場的出口電壓變高，所以在接入電網(wǎng)前必須裝設無功補償裝置，當海上風電場正常運行時，無功補償裝置吸收無功，當海上風電場發(fā)生故障時，需要它向海上風電場提供無功支持。

　　該接入方式最大的優(yōu)點是系統(tǒng)結構簡單、成本低，在實際工程中一般用于傳輸容量小，傳輸距離短的風電接入系統(tǒng)。

　　高壓直流輸電接入

　　由于目前發(fā)電廠發(fā)出的電和用戶的負荷用電大部分都是交流供電，如果要采用直流輸電，就需要加裝換流站，把交流電變換為直流電輸送出去。簡單的兩端高壓直流輸電系統(tǒng)主要分為兩個換流站和直流輸電電纜線路。直流輸電系統(tǒng)可以通過控制直流電壓和直流電流，實現(xiàn)對傳輸功率的控制，同時可以通過改變直流的極性來使得潮流反轉，便于兩段電網(wǎng)的互聯(lián)。

　　研究發(fā)現(xiàn)，海上風電場通過輕型直流輸電接入電網(wǎng)，可以使得電網(wǎng)的系統(tǒng)損耗降低、電壓穩(wěn)定性提高、電能質量顯著提升，海上風電場的穿透功率和無功環(huán)境也將得到明顯改善。