我国海上风电资源丰富,预计到2030年,我国海上风电装机容量将达到2亿千瓦,相当于10个三峡工程。柔性直流输电采用全控型器件和电压源换流器,可控性高、灵活性强,是国际公认的远海风电送出最佳技术方案,被誉为“深海电力高速公路”。
海上风电柔性直流送出系统对技术经济性要求极高,且海上运行环境恶劣,对设备可靠性、紧凑化要求苛刻,陆上直流输电技术难以适用。突破海上风电柔性直流送出关键技术与装备,是解决我国海上风电规模化开发与高效送出难题,推进能源清洁低碳转型和“双碳”目标的重要支撑。
国家电网公司历时十余年,系统性地掌握了海上风电柔性直流系统设计、装备研制以及工程应用技术,在两大方面取得了突破:研制了百万千瓦级高功率密度适海型柔性直流换流器,最高参数可达±500kV/3000MW,功率密度达8MW/m^3,在国际上首次通过万公里海运等效试验;通过装备-平台协同设计,千兆瓦海上换流平台重量仅1万吨,工程整体成本降低15%。创新性地提出了直流电压虚拟同步控制技术,研发了国际首个构网型海上风电柔性直流控制保护系统,实现海上风电与电网的源网友好协同,首次实现了海风新能源对电网的主动支撑,惯量支撑时间常数高达10秒,有功无功响应速度小于30毫秒。该成果可将离岸数百公里百万千瓦级海上风电稳定、高效送入陆上电网,为海上风电规模化开发提供技术与装备支撑。
海上风电柔性直流并网技术及装备成果正在支撑上海、福建、浙江、辽宁等地海域多个远海风电柔性直流工程建设。2022年,国家电网公司中标德国BorWin6海上风电柔性直流送出工程,实现了我国高端输电装备首次进入欧洲发达国家。该工程是德国能源转型重要工程,是欧洲首个采用风机-柔直一体构网的工程。