主题发言

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司能源工程院副院长杨文斌:深远海风电场建设与柔性直流输电技术

2020-12-14    东方风力发电网


    杨文斌:各位领导,各位专家,各位同仁,上午好!

    今天由我为大家风向深远海风电场建设与柔性直流输电的技术。

    主要分3个方面,一是深远海风电场建设的关键,二是柔性直流输电技术以及江苏在建项目的应用情况,三是我们院的业务实践情况。

    大家也知道,海上风电这几年建设得如火如荼,3季度位置,建成了750万千瓦,按照各地区的抢装进程,初步估计到明年年底,可能会超过1200万千瓦,也有可能到时候跃居世界第一。

    海上风电在国内的起步比较晚,2009年开始,到现在大概也就11、12年的时间。这几年发展得非常的快,从最早开始单位千瓦投资2万多,现在逐步下降,1.8万,现在有一些地区做到了1.4万,这当然结合每一个地区的资源、地质、建设条件等。

    大的背景情况,这几年,国家对新能源的政策有利好、也有收紧,收紧是对电价的平价或者是退坡,这肯定是大的趋势。

    如何在这样的背景条件下更好地发展?这是我们很重要的问题。

    (PPT图示)这几块是我们前期所要做的事情,最早是测风,拉线式的测风塔到深水的固定测风塔,发展到深远海,就要把固定式测风塔和现在比较先进的漂浮式激光测风塔,进行风资源的评估,这对我们的开发是很重要的环节,因为发电量是大收益。

    对于风、浪、流海洋环境要进行充分的调查。

    地质参数的选取,最早的时候,地质参数的选取是比较简单,最早是小鱼船,现在的船只设备越来越大、越来越稳定,取得的地质参数也越来越精准,现在做得好的是支撑式的平台,这对地质原始参数的选取和数据的分析更加精准,还有海床式的CPT。

    对于深远海来说,风机基础是很大的大头,我分享其中的一个,半潜式的OC4的基础形式,这个适用的水深条件各方面都比较好。从波浪流水以及风,还有整机的负荷各方面,综合做了分析,也叫一体化设计,现在追求的是总体的投资或者是技术参数要优化,考虑到风的基本荷载,形成了50米以上的风机基础形式。

    对于漂浮式基础,还提了一个创新点,现在深远海风电场,如果单纯从基础来考虑,可能也不足以解决投资的利润,我们提出把基础跟深海的养殖结合起来,传统的是分开,养殖归养殖,技术归技术,现在利用漂浮式基础进行共用的结构,把基础跟深海的养殖结合在一起,两个产业链有机融合在一起,我们也做了很多的工作,在美国的专利也授权了,我们的实验室也做了验证性的工作。

    走向远海之后,柔性直流输电肯定是当前技术形式最成熟的方式,远海输电在欧洲建成了9个项目,每一个项目1GW左右,国内目前也有一个项目在建设,预计明年能够并网。这跟传统的交流升压站不一样,这比海上升压站要重五六倍,1.5千吨左右。

    欧洲有的地方可以做到1万吨,这主要跟设备本身的尺寸和方法上有关系,国内的经验现在也比较少,这里面涉及到的施工、运输、设计等交叉面非常的广,传统的海上升压站三四千吨,只要吊装就可以解决,但是这个吊装肯定没有办法。

    这个大的海上换流站,出现很多的状况,比如说周期的连续性、碰撞等,通过一些统一的三维建模管理,把所有专业在一个大平台上进行充分考虑,有利于配合缩短时间,也提高项目的设计,以及后期建设的水平。

    其实这个并不是设计就能完成,现在很多是把设计和现场施工有机结合在一起,这样才能整体提高建设的质量。

    这是上部组块和基础,整个海上换流站用钢量非常大,包括基础设计,有传统的整体式的,也有分片式的,各有优缺点。上部组块和导管,并不是设计完就完成,要从前期开始考虑,在运输、安装的工况和运维的工况等等,都要进行综合分析。

    以往海上升压站一掉,一千万两千万就完了,但是这个东西不是一两千万就能解决,里面还有很多辅助件和导管架的吊装运输,还有稳定性的分析。

    海上有海上换流站,陆上有陆上换流站,这相对来说会成熟一些,国网、南网有很多柔性的升压站,有很多现成的案例。

    未来几年的发展方向是智慧化,或者是大数据的分享。大家要把大数据智能运维提上一个新的高度,从开始的基建,到施工期间的安全管理,包括运维,把整个实际的风电场可以转化成基于数字化的东西,现场跟电脑上看的东西是完全一对一,哪一个地方出了问题,都可以提前预警,通过大数据手段进行分析和维护。

    这也是发展到现阶段,未来要看到大数据以及共享的解决方案。

    前面讲了这么多,这一张是比较关键的小结,电价推波肯定是必然,那怎么办?风机肯定在技术成熟的条件下逐步大,我们建议做到7兆瓦以上,同时要大力提升风机的发电量技术,主机做好了,就要做优做细我们的技术方案,同时加强海上风电智慧化的水平,以提高我们的可靠性和运维水平。

    接下来讲讲柔性直流输电。

    交流和直流的对比,前面很多专家都已经说过,我放了一张曲线,我们也做了很多的分析,总体上的分析,比如百万规模的项目,交流跟直流,目前初步的分析结构,在80公里左右的交界点,不同的项目,不同的组合模式,比如说百万可能只有一个业主开发,就是我们所说的大规模化,所以这个交界点要更远一些,比如90公里,这样的话柔性直流就具备经济性。

    海上换流站几个关键设备,阀、电、抗、控制保护系统,阀现在是最主要的,可能两三亿,但要根据不同的规模,阀里面也有各种组合方式,现在更加推崇于压接式的阀的模式。

    (PPT图示)这是海缆,重要性也非常高。

    我们也提出了一种比较新型的柔性直流相应的三维建模。

    现在我们做的工作,把几个项目的海上交流的站取消掉,直接把海上的风机接到柔直的升压站,再接到陆上,省了几座海上的直流升压站。

    三维建模也算是辅助的手段,主要是提高项目的推进安全。

    (PPT图示)这是如东柔直工程项目,这个项目计划明年年底前要并网。

    (PPT图示)这个大的海上换流站,边上设了辅助的6层装备,这个是今年2月份开工,8月份完成了第一层,目前第三层已经完成,第四成已经开始。

    (PPT图示)这是海上换流站的两片大基础,现场已经在安装,每片基础有6个桩。

    陆上换流站,主要是两个大区,生产区和其他的辅助区。

    直流电缆,到目前为止,是海上风电领域直流电压等级最高的,说起来也是唯一一个,其他国内的直流电缆等级也是320的。从3月份到现在,第一根已经出厂验收,第二根已经在除气。现场安装,第一段的电缆已经输送完成,总体上,目前工程进展顺利。

    接下来汇报华东院关于新能源的实践。

    我们院成立于1954年,属于中电下的特级企业,主要是水电新能源、城乡建设、生态与环境发展三大领域。

    从勘测设计来说,也取得了工程设计勘察等甲级。

    新能源主要包括国内国外的勘测设计、EPC等的情况。

    我们还做了新能源的投资,从我们院的整体调度出发,做这个投资,是更加清晰认识工程的经过,更加有利于技术人员更加了解工程设计,促进工程勘察设计以及技术水平。

    海上风电,全院从事海上风电有500多号人,有关海上的勘测设计博士30多个,目前我们院完成并网的项目统计是超过600万,占了全国并网的80%。

    我们也成立了好几个实验室,包括浙江省的深远海重点实验室等,国内海上风电有关的规范、标准等,基本上都是我们院作为主编单位来完成,也取得了很多的国内外专利、论文等获奖。

    从北到南,甚至到越南,辽宁、河北、山东、江苏、浙江、福建、广东,我们都有生意,通过这批项目的历练,包括勘测设计,包括EPC,我们有十几个海上风电场项目的EPC,现在建成的基础有1800多余座,海上升压站前13站都是我们做的。

    我就汇报到这里,感谢大家!    (内容来自现场速记,未经本人审核)