远海风电

深远海风电具有资源丰富、利用小时数高、不占用陆上土地等优势，对于推动实现碳达峰碳中和具有重要意义。以深远海风电为核心的海上能源岛，通过“海上风电+”的融合发展模式，能够提高海域综合利用率，提升整体效益，降低开发成本。建设以深远海风电为核心的能源岛，涉及漂浮式海上风电等能源开发技术、电制氢（氨）等能源综合利用技术、柔性直流输电和管道输氢等能源外送技术。介绍以深远海风电为核心的能源岛总体构成，比较分析适用于深远海风电为核心的能源岛大规模能源外送的输电技术，分别测算了汇集1000 MW漂浮式海上风电的能源岛通过柔性直流送电的成本、电制氢后通过管道输氢的成本，并将输电成本与输氢成本进行了比较。通过比较分析，以深远海风电为核心的海上能源岛适宜选择柔性直流输电技术或者管道输氢作为能源外送方案。测算结果表明，在2023年、2030年和2050年，输送距离为100~200 km时柔性直流输电方案的经济性均要优于输氢方案；输电方案与输氢方案的选择需综合考虑成本和登陆地区的消纳能力；预计在2050年，离岸100~200 km不同比例的电氢混合外送综合成本在0.18~0.27元/(kW·h)之间，与西部北部风光新能源基地、西南水风光基地外送东部的成本相比具有竞争力。

发展海上风电是实现 “双碳”目标的重要举措。直流海缆是海上风电输电工程的重要装置，而海缆稳态载流量等研究对推动远海风电大规模开发具有重要意义。近年来高压直流海缆稳态载流量的相关研究考虑海洋环境因素较为单一且未充分考虑绝缘层温差的限制。文中建立了500 kV直流海缆与海水系统的电-热-流耦合模型，研究了单根和双极海缆在不同敷设方式下垂直洋流(垂直于海缆长度方向流动的洋流)流速，考虑绝缘层温差限制、双极不同间距等对载流量的影响。结果表明，相较于仅考虑线芯温度70 ℃限制，综合考虑绝缘层温差20 ℃限制的载流量更小，且相较于其他敷设方式，直埋敷设时绝缘层温差20 ℃限制对载流量的影响更小；双极海缆的载流量随双极间距增大而增加，流速为0.1 m/s时涡旋对海缆载流量有较小的提升作用；在绝缘层温差为6 ℃附近，电场发生翻转。研究结果可为敷设方式的选择以及载流量的预测和评估提供重要指导和参考。

主要介绍了为什么走向深远海、走向深远海面临的挑战、深远海发展核心技术、深远海立体融合应用解决方案以及新型生态的未来展望。

随着柔性直流输电技术在远海风电的广泛应用，海上换流站接入远海风电场时出现了中频振荡现象，严重危害系统安全稳定运行。为此，提出了一种基于虚拟导纳的中频振荡抑制策略。首先，采用模块化状态空间法建立了海上风电场经柔直送出系统的小信号模型。然后，采用参与因子分析方法揭示了影响中频振荡的关键因素，并分析了各关键因素对中频振荡的影响特性。在此基础上，提出在柔直控制系统中添加虚拟导纳的阻尼控制策略，并基于阻尼控制器对中频、LCL振荡的差异影响划分了控制器参数的稳定域。最后，在Matlab/Simulink中搭建时域仿真模型。结果表明，所提策略在系统不同运行工况下均可有效抑制中频振荡，提高了系统稳定性。

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。

5月11日，文昌深远海浮式风电平台浮体在中国海油海油工程青岛建造场地正式开工建造，标志着我国首个深远海浮式风电国产化研制及示范项目正式进入工程实施阶段。

随着风电行业的“双10规定”（离岸10km，水深10m）及诸如金风科技等风电企业“两海战略”（“海上”“海外”）的推进，我国风电正向大规模、大功率、远海风电方向发展。随着海上风电技术的不断发展与成熟，我国海上风电装机机组正在向大容量跨进。而这也将是海上风电发展的大方向，由于海上风电运输、安装、运维成本较高，大容量风电装机技术能够降低成本容量比，从而提高利润率、促进海上风电的快速发展。海上风电是推动全球风电发展的核心支柱之一。国际可再生能源署发布的研究报告认为，在利好政策刺激下，随着技术创新和成本下降的持续，全球海上风电在2030年将实现100GW 的累计装机，甚至有望达到280GW。 近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。中国巨大的风电市场以及廉价的劳动力成本，吸引了大量国外风电巨头纷纷在中国设厂，或采取与国内企业合资的方式，生产的产品都被贴上了中国制造的标签。中国制造的风电设备产品占据越来越大的市场份额，风机产品正在经历一个由全球制造向中国制造的转变。国内主要风力发电机组制造商包括：华锐风力发电科技（集团）股份有限公司、东方电气集团公司、新疆金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司、湖南湘电风能有限公司、中船重工（重庆）海装风电设备有限公司等。 目前国内风电机组生产企业都在积极组织大功率风力发电机组样机的生产，金风科技自主研发的GW175-8.0风力发电机组是目前国内吊装单机容量最大的拥有自主知识产权的风，电机组。我司配套研发了8MW风电机组用35KV中压抗扭动力电缆及线束系统解决方案，该类型风力发电机组已处于试运行阶段，逐步将大批量推广应用。

5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，正式为海上油气田输送绿电。这标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。

近日，江苏省人民政府发布了《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的实施意见》。《意见》提出要大力构建新型电网保障体系，有序衔接好化石能源消费占比下降和可再生能源消费比例提高，把传统能源的逐步退出建立在新能源安全可靠的替代基础上。推进近海风电集中连片、规模化开发，打造千万千瓦级海上风电基地，统筹规划远海风电可持续发展。因地制宜多形式促进光伏系统应用，积极推进整县（市、区）屋顶分布式光伏试点。促进光伏与储能、微电网融合发展，推动光伏综合利用平价示范基地建设。

直流汇集送出系统具有效率高、体积小和无需无功补偿等优点，是未来远海风电场汇集送出的发展趋势。然而，相较于陆上架空线，送出海缆分布电容明显，区外故障时，长海缆分布电容电流使得线路两侧电流具有较大的差异，从而易导致基于暂态量的传统纵联保护误动作。针对该问题，提出基于故障分量时频突变特征的纵联保护原理。通过分析直流送出线路、换流器的暂态电流频率特征，考虑区内外故障时两侧暂态故障电流的频段差异，选择合适的保护应用频段。利用小波变换对故障电流进行时频变换，通过Wasserstein距离构造区内外故障识别判据，解决了区外金属或低阻故障时基于暂态时域量的纵联保护误动作问题。在半实物仿真平台(real-time digital simulation, RTDS)中搭建海上风电直流汇集送出系统模型，对所提保护方案进行仿真验证。仿真结果表明，所提保护方法能够可靠识别区内外故障，保护动作时间小于5 ms，耐受过渡电阻达300Ω，抗噪声能力达20 dB。