海上升压站

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。

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。

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。

针对整体式海上升压站施工建造过程中存在的弊端，按 照在确保安全和符合规范要求的前提下以减轻重量、缩短建 造工期为目标，对海上升压站进行研究，探索全新的海上升 压站，形成了以《一种模块预装式海上升压站》（ZL 2020 2 0190892.7）为核心专利的系列专利。 该实用新型专利公布了一种“模块预装式海上升压站”， 该升压站通过采用标准化的集装箱分装各个升压站部件模 块，以方便运输，降低制造和后期安装成本。此外，由于标 准化的集装箱固定需要通过四角的角件固定，传统的固定方 式一般通过扭锁或者绑扎杆加以固定，传统的扭锁一般用于 上下层或者相邻的集装箱之间固定，无法实现将集装箱体稳 定固定在升压站平台甲板上，而绑扎杆需要附着于集装箱外 壁，阻碍箱门开设和线缆管道布设，因此本专利设计了自锁 安装座以实现集装箱和平台的连接。