大功率海上风电机组的变流方案及发展趋势_禾望电气_周党生.pdf

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1、大功率海上风电机组的变流方案及发展趋势周党生禾望电气2023-03- 目录CONTENTS 海上风电及其机组的发展趋势海上风电及其机组的发展趋势 大容量海上风电机组的变流方案大容量海上风电机组的变流方案 海上风电变流系统的发展趋势海上风电变流系统的发展趋势技术驱动力：平价时代下的规模化、高质量发展；新型电力系统背景下的角色转变平价上网（LCOE）主体责任1 新能源产业的核心驱动力产业驱动力：国家可持续能源发展战略2030碳达峰,2060碳中和”双碳目标+构建以新能源为主体的 新型电力系统！一、海上风电及其机组的发展趋势能力：方案性价比/装置可用率；电网支撑性动力：规模发展高度共识，激发了：广泛

2、的减碳行动，大量的产业投入，大范围的协作创新3/372 海上风电是风电领域的前沿阵地海上风电同时受益于国家可持续能源发展战略 和 海洋经济发展战略；但在技术、工程上的门槛和风险更高！风电风电海上海上基础1：陆上风电发展经验基础2：海工装备及平台经验 海上风电（离岸10km+,水深10m+）具有 风速高、风况稳定、不占土地、环境影响小、靠近负荷中心等突出优点！机组等效利用小时数上的优势：陆上18002400h；海上22004000h一、海上风电及其机组的发展趋势4/373 海上风电进入规模化发展阶段产业及装备前景：我国海上风能资源丰富，近海可开发风能约5亿千瓦，沿海分布多个千万千瓦级海上风电基地

3、！2016年后，我国海上风电试点加速；2021年迎来规模化发展阶段。国家发改委十四五发展纲要：重点建设江苏、广东、福建、山东等海上风电基地。2021年，中国风电新增装机47.6GW,其中陆上30.6GW，海上16.7GW!海风占比超过1/3!一、海上风电及其机组的发展趋势5/37一、海上风电及其机组的发展趋势4 海上风电机组的总体发展趋势高支撑性海上风电机组大功率高可靠性高适应性高性价比智能化国产自主探索与收敛从电气角度看：6/37一、海上风电及其机组的发展趋势4.1 大功率化必要性：机组基建/维护成本高；输电系统成本高可行性：海上风况好；长叶片技术；传动链及电气系统发展。AVCPP3),(2

4、1windRVR海上风电机组的功率发展速度，远远超过原陆上风电发展历程！带来机械、电气、电工、安装等挑战！7/37一、海上风电及其机组的发展趋势4.2 高可靠性 海上风电长期面临高低温、高湿度、高盐雾及霉菌、H2S气体等其他恶劣工作环境，且受海上维护成本高及 平价上网 的经济约束，都需要提升风电机组及变流器的 现场可靠性 和 实际可用率。驱动力：工作环境恶劣；海上可达性差；故障损失大、运维费用高；平价上网要求。8/37一、海上风电及其机组的发展趋势4.3 电网适应性 与 支撑性“双高”新型电力系统逐渐成型，这对 风电机组和电网 的 运行控制都会带来巨大挑战。海上风电机组 单机功率大；同时面临复

5、杂多样的 汇集 和 送出 方案。驱动力：A.风电对大电网的影响日益凸显，机-网互动稳定性问题更加复杂（各种频段的振荡风险）；B.GB38755-2019电网稳定导则及系列标准加速推出,风电机组除了适应各种电网条件外,还需对大电网的频率、电压等提供 实时调节 与 支撑。9/37一、海上风电及其机组的发展趋势4.4 高性价比性 与 高度国产化 随着海上风电平价上网的全面铺开，度电成本(LCOE)和 机组性价比 成为产业规模化发展的核心关切。海上风电机组的竞争为 系统整体方案 和 质量表现 的竞争，且很大程度上体现为各自 供应链的全面竞争。全面国产化 是提升零、部件供应链 安全性 和 性价比 的必须

6、手段，但对于复杂的零、部件，需要经历技术辅导、应用反馈 和反复的 验证、迭代 过程。10/371 海上风电机组电气分类（传动-电气链）二、大容量海上风电机组的变流方案ABCDEwindRVR功率上升，叶片加长，转速下降，直驱下的 发电机/变流器 设计难度 加大！异步全功率双馈永磁直驱中/高速永磁双变换器双馈从控制角度，双馈挑战性更大：（1）电网故障下的变流器及传动链冲击；（2）电网故障下的电网支撑控制精度；（3）机组并网模型的精度及对电机参数的依赖。11/371 海上风电机组电气分类（变压器、变流器放置）XfrCnv3535kVkV690690V V690690V V3535kVkVXfrCn