分频输电在海上风电并网应用中的前景和挑战.PDF

２０１７年１月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第３６卷　 第 １期 １５ 分频输电在海上风电并网应用中的前景和挑战 １ １ １ ２ １ 王秀丽 ，张小亮 ，宁联辉 ，朱卫平 ，王锡凡 （１．西安交通大学，陕西 西安７１００４９； ２．国网江苏省电力公司电力科学研究院，江苏 南京 ２１１１０３） 摘　 要：通过比较３种风电并网方式，指出了分频输电系统（ＦＦＴＳ）在大规模海上风电并网中的应用前景。 介绍了 ３ 分频海上风电系统的结构和变频器的选择，对比表明了模块化多电平矩阵式换流器（Ｍ Ｃ）作为新一代变频器优良 性能。 分析了低频环境对分频海上风电系统中关键性设备的影响，进一步从设备角度表明分频海上风电系统的可 行性和经济技术优势。 最后指出分频海上风电系统中仍需解决的经济技术难题，为进一步研究指明了方向。 关键词：海上风电；分频输电；并网；经济性 中图分类号：ＴＭ７１　 　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 　 文章编号： － － － ２０９６ ３２０３（２０１７）０１ ００１５ ０５ 　 　 随着能源枯竭以及环境污染日益严重，世界各 且电容增大，随着输电距离及输电容量的增加，电 ［１］ 缆中的容性充电电流将急剧增加，导致线路损耗增 国越来越重视新能源的开发与利用 。 风力发电 ［３］ 是新能源利用中技术最成熟、最具开发条件的形式 大，线路容量的有效利用率大大降低 。 所以 之一，而海上风电具有资源丰富、风能稳定、发电利 ＨＶＡＣ难以应用于远距离和大容量风电输送和 用小时数高、不占用土地和适宜大规模开发以及对 并网。 环境影响小等特点，受到中国及欧美发达国家越来 对于中远距离风电输送及并网，目前大多采用 ［４］ 越多的重视。 随着风力发电技术的发展，下一代近 高压直流输电（ＨＶＤＣ） 。 采用直流输电，避免了 海风电场的位置距海岸的距离有望达到３００ ｋｍ，单 电缆容性充电电流的影响，增大了电能的传输距离 个风电场的容量可能达到兆瓦级别，大容量远距离 和容量。 早期直流输电工程大多采用二电平或者 海上风电将是未来海上风力发电发展的趋势。 如 三电平的电压源换流器，但由于电平数过少，导致 何实现大容量风电远距离传输及并网是一个极具 谐波含量过高和开关损耗过大等问题。 模块化多 现实意义而又亟待解决的问题。 目前受到广泛关 电平换流器（ｍｏｄｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＭＭＣ）［５］ ［２］ 通过多个子模块的叠加，容易实现较高的直流电 注的风电远距离输送及并网方式主要有３种 ：高 压交 流 输 电 （ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ， 压，并且具有输出电压谐波含量低、开关损耗低、故 － ＨＶＡＣ）、高压直流输电（ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ，