升压站

在“双碳目标”的引领下，新能源电站的建设成为了我国发展低碳环保经济、改善能源结构、促进经济社会可持续发展的关键所在，这其中风电、光伏和新型储能电站的建设更是主要内容。因为电气拓扑结构相似，因此三者的控制和通信设计也是类似。本次演讲旨在介绍新能源电站的典型计算机监控系统，电力安全分区方案等，以及场区、升压站以及电网接入系统之间的控制和通信技术应用现状，采用的主流硬件设备及通信协议方案。最后，对未来新能源电站的发展趋势和方向进行了展望。

本项目对海上风电场全景监控和预测性维护技术进行了研究，开发了相关系统。在监视方面，提出一种海上风电全景一体化监控架构，首次建立辅控系统CIM 模型，实现了主辅设备的统一建模及海上升压站全数字化；功率预测方面，提出可在线校正的海上风电功率预测方法，针对高变化率的海风实时修正预测模型，解决传统预测模型自适应差问题，提升了海上风电功率预测精度；功率控制方面，提出计及多因素和约束条件下海上风电有功功率控制方法及计及多时间尺度的无功设备两层协调控制方法，攻克了大惯量风电机组有功功率调节慢且精度不高的问题，实现了风电机组、无功设备功率调节次数的最优化及无功电压精准控制；运维方面，提出一种大数据趋势特征拟合的海上风机故障预测方法，结合海洋环境数据，建立多种风机劣化概率随机模型，风电机组潜在性故障判别有效率可达85%以上，实现海上风电场预测性维护。项目成果通过中国电机工程学会鉴定，结论为：“项目内容具备推广应用价值，填补了国内外空白，整体达到国际领先水平”。 项目成果目前在国内外没有同类产品可以比较。在统一模型、统一监视方面，国内外无相对应技术或产品；在控制和预测方面，技术指标处于国内外领先水平；率先建立的预测性维护体系，实现了海上风电场的智能运维。 项目成果已在25个海上风电项目中应用，对我国海上风电健康发展起到积极促进作用。从海上风力发电企业考虑，有利于降低海上风电场建设和运维成本，改善运维人员工作环境，提升企业运维水平及生产效率，增强企业的市场竞争力，年均节约运维成本约100万元；从整个新能源发电产业考虑，能够提升海上风电场可控性，有利于促进海上风电产业的发展，进而为减少碳排放，降低环境污染做出贡献。 项目成果能够为海上风电项目后期运行维护、系统协调、电网服务、资产管理等方面提供有效的技术手段和管理平台，应用前景广阔。

针对风电全直流系统并网给交流电网带来的系统惯量降低、调频能力不足等问题，提出一种改善惯性响应与一次调频的变系数风电全直流系统协调控制策略。在惯量响应方面，网侧换流站采用惯性同步控制，直流升压站采用恒变比控制，实现直流电容对电网的惯量支撑及直流低压侧的直流电压对交流系统频率的感知，在此基础上对直流风电机组(direct current wind turbine,DCWT)附加变虚拟惯性系数的虚拟惯量控制，使风电全直流系统在不同频率响应阶段具备不同的等效惯量。在一次调频方面，DCWT采用超速与变桨相结合的减载运行方式，通过变下垂控制来改变其有功出力，充分利用不同风速下的备用容量，使风电全直流系统更有效地参与一次调频。仿真算例表明，文中所提策略改善了风电全直流系统接入后电力系统的惯性响应及一次调频。

抽水蓄能电站不同于常规水电站，其上库通常为人工开挖且无径流汇入，在调试初期无水可用（即缺少动力源），因此，必须要求电网向电站提供电力，保证安全可靠的厂用电和SFC电源，以完成首台机组的水泵工况调试进而完成上库蓄水。鉴此，倒送电试验势必成为抽水蓄能电站机组整组调试的第一步。 抽水蓄能电站倒送电试验是电站升压站、高压电缆（或GIL）、主变等配电设备受电并网的过程，相关保护装置（线路保护、主变保护、母线保护）带负荷校验是其中非常重要的步骤。然而，由于抽水蓄能电站的厂用电设计负载较低，不能提供上述保护装置校验所需的电流，且电站内部也无法形成环流，在以往的抽水蓄能电站倒送电试验中，主变保护、母线保护都未进行带负荷校验，对于那些仅有单回出线的电站，甚至连线路保护也未进行带负荷校验。 抽水蓄能电站高压配电设备的保护装置未带负荷校验而投入运行，将可能引发断路器误动或拒动，对电站和电网都产生较大的安全隐患。 本项目提出了一种利用外置式电容负载完成抽水蓄能电站高压配电设备保护装置带负荷校验的技术方法，彻底解决了抽水蓄能电站并网的安全隐患。

本项目技术属于新能源领域。 作为国家战略，海上风电是发展绿色能源技术的制高点，我国可开发容量约7.5 亿kW，潜力巨大。随着海上风电向更大规模、更远海域发展，海上升压站作为海上风电场电能汇集、升压、配电和控制中心，成为必备的配套设施，堪称“海上风电场的心脏”。海上升压站的功能要求与陆上升压站无异，但由于海上升压站所处环境的特殊性，海上升压站长期处于高湿度、高盐度的腐蚀性环境中，部分项目位于强台风、高地震烈度、极端寒冷区域，使得海上升压站建设难度大、工程费用高、耐久性差。现行国际通用标准体系存在不适用于我国特殊条件的情况，设计理论尚未完全建立。 依托首批国家海上风电特许权项目（苏发改能源[2013]1056 号）和华东院自主立项课题，结合亚洲前12座海上升压站的工程实践经验，项目组进行了近10年的多学科交叉与集成探索，研究海洋动力环境下海上升压站防灾减灾关键技术问题，开展海洋动力灾害工况下海上升压站结构整体性能分析、关键部位连接结构以及正常使用性能的保障机制等一系列问题的攻关，取得诸多重大突破，攻克重大关键技术，建立国内行业首部技术规范，首创多项具有自主知识产权的工程应用措施体系。本项目创新成果获浙江省优秀专利奖1项，授权专利33项（其中发明专利6项），登记软件著作权3项，发表学术论文13篇（其中SCI/EI 4篇，中文核心6篇），主编国标1部、行业标准4部（及其中1部英文版），主编国家“十三五”重点图书1部。

6月19日，山东电工电气集团旗下山东电力设备有限公司首台海上风电离岸型电抗器（型号：BKS-60000/230）顺利通过出厂试验。该产品依托于明阳阳江青洲四海上升压站工程，在业主共同见证下，首台产品全部出厂试验指标均满足技术协议要求。

2022年7月23日，龙源振华承揽的国家电投揭阳神泉二海上风电项目升压站基础施工顺利完成，这标志着神泉二项目又一关键节点取得了重大胜利，为8月中旬升压站上部组块吊装奠定了基础，同时也为9月份神泉二首批风机并网创造了有利条件。

串联型汇集送出方案被认为是规模化远海风电全直流系统最可能实现的方案。为避免串联型直流风电机组因风电机组间耦合特性引起的过电压现象和风功率损失，使系统实现高压直流送出和具备直流故障自清除能力，提出了基于容性能量转移原理DC/DC变换器(capacitive energy transfer principle based DC/DC transformer, CET- DCT)的新型串联系统。该系统拓扑中海上升压站为CET-DCT结构，并采用基于混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的直流风电机组和岸上换流站。以实现风电机组全工况下的最大功率点跟踪、穿越多种直流故障为目标，设计了系统的控制与保护策略。基于PSCAD/EMTDC搭建了传统串联系统和新型串联系统的仿真模型。对传统串联系统风电机组间功率不平衡工况的仿真，验证了风电机组的过电压和风功率损失现象。对新型串联系统稳态工况和故障工况的仿真，验证了新型串联系统的运行特性及所提策略的有效性。

8月5日获悉，海油工程承揽的国内全容量最大的海上升压站在青岛开工建造。该项目是海油工程响应国家绿色低碳号召向新能源风电行业进发的标志性项目之一，投产后预计年发电量3.8余亿万瓦时，每年可节省标煤消耗约46.7万吨，减少二氧化碳排放约124万吨。

6月30日，山西省晋中市昔阳100兆瓦光伏项目并网发电，成为本年度山西省内第一家220千伏升压站带储能系统接入500千伏变电站成功并网的工程。