迈向深远海，这项风电技术是关键！-北极星风力发电网

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10月25日，阳江三山岛海上风电柔直输电工程（陆上工程）项目获批复，意味着继三峡如东海上风电、青洲五/七海上风电之后，国内又一个海上风电柔直输电工程进入实质性推进阶段。

站在近海资源逐渐饱和、远海风电开发比例大幅上升、国家深远海发展规划即将出台的当下，除了机组大型化、深远海船舶装备等一系列支撑，柔性直流输电技术以输电损耗小、可控能力强、更支持新能源友好接入等优势，被视为深远海风电等远距离大规模输电场景的必然趋势。

而且，从上个月闭幕的风能展上笔者与众多业内人士交流的结果看，与工频交流、普通直流输电相比，柔性直流输电技术在70-300km海域内海上风电汇集送出上有着明显的经济优势，已获得业内的普遍认可。

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国内柔直技术领先

据北极星风力发电网统计，目前国内已建成/在建10余个柔性直流输电项目，尤其在陆上电力传输领域，柔性直流输电已经进入特高压时代，技术处于世界领先水平。

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国内海、陆柔直输电工程（北极星风力发电网不完全统计）事实上，柔直输电并非风电等可再生能源电力传输的专属技术，因为在远距离大规模传输上，较交流输电而言，一方面直流输电可以采用两相输电，减少电缆使用，谐波较少，无需交流谐波装置，从而大幅降低输电工程成本；另一方面，“柔性”顾名思义为“灵活、可控”之义，柔性直流输电较高的可控能力和适应性，也将更好地促进新能源控制与并网需求，成为新能源远距离、大规模输电的首选。也正是在海上风电高速发展且迈入深水远岸的场景下，近年来国内海上风电柔直送出工程进入快速发展阶段。

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关键核心装备突破

一般而言，柔性直流输电关键技术涵盖系统研究与设计、模块化换流平台与控制保护等关键环节。

其中，换流平台由上部组块和下部导管架基础两部分组成。面对深远海建设需求，如何降低平台重量，增强载荷能力，就成为换流平台需首要考虑的因素。尤其在海上平台“寸土寸金”的结构下，核心设备本身的可靠性能和紧凑化设计，成为柔直工程能否实现真正“经济性”的关键。

以三峡如东800MW（H6、H10）海上风电场、亚洲首个海上柔性直流输电工程为例，作为换流平台的核心设备之一，输电过程中的整流和逆变过程均通过换流阀完成，换流阀的制造水平直接影响着电能质量水平。

据了解，作为三峡如东柔直项目的换流阀供应商，许继电气成为国内首家成功解决柔直换流阀适海性问题的供应商。

此外，特变电工为该工程提供了海上变压器，并联合其他供应商合力采用轻型化、紧凑化等优化设计，打造紧凑化一次设备；中天科技承制了该工程的±400kV直流海缆及风电施工。可以说，该工程汇聚许继电气、特变电工、中天科技等国内领先供应商，在涉及多个环节和领域上的设备和方案的首次创新运用，为国内海上风电深远海大规模开发提供了关键解决方案，也为深远海风电柔直工程提供了很好的借鉴和标杆示范。

事实上，自新能源柔直市场扩大以来，国内供应商已迅速加大该领域的技术创新和攻关力度，特变电工就是其中之一。据了解，特变电工是首次将柔性直流技术从±500千伏提高到±800千伏特高压等级的企业，开创了特高压柔性直流输电的新时代。2020年，其研制的±800kV特高压柔性直流换流阀成功运用于“乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程”中，并稳定运行至今。

在海上风电柔直领域，2023年3月4日，由特变电工新能源公司研制的“6.5kV国产化分体式驱动IGCT半桥换流阀组件”产品，成功通过中国机械联合会组织的专家技术鉴定，标志着特变电工已经具备“国产化IGCT柔性直流输电换流阀”工程应用能力。

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此外，柔性直流海缆以长距离输电中输送容量更大、输送距离更远、汇集输送时灵活程度和扩展程度较高、输电线路数量更少、海域资源占用较少等优点，也是柔直工程的重要装备之一。

据悉，面对深远海、大容量海上风电输电系统解决方案，国内海缆龙头企业中天科技也形成了±525kV直流海缆：±400kV直流海缆：以及66kV、35kV动态海缆的产品布局。

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未来趋势

从深远海风电的发展需求结合柔直输电关键技术来看，海上换流平台轻量化、集成化设计、系统设计优化、控制保护系统升级将是未来深远海柔直输电的主要技术趋势。

当前，国内海上换流平台主体重量一般为1万-2万吨左右，三峡如东项目所建成的亚洲首座海上换流站总重量高达22000吨。

而据欧洲风电市场上的一则消息，全球最大3.6GW的Dogger Bank海上风场将建设全球首个“无人值守海上高压换流平台（HVDC），获得该HVDC平台总包合同的挪威油气公司Aibel表示，无人值守的平台将省去居住场所、直升机平台、污水处理系统，最终使平台单位千瓦重量比过去减少70%，可节省数亿元投资。

所以，物理上简化海上平台的重量，依托集成化、轻量化设计，一方面将大幅降低平台成本，另一方面也在增强载荷能力、提升平台稳定可靠性上大有裨益。

同时，海上升压站和海上换流站先天具有集成的基础，如两者均需匹配风电场规模，且在功能上有一定的重复，推动两者在系统设计阶段进行整体规划，将是未来发展趋势之一。

在设计、制造、安装和调试等方面，海上直流平台远比交流平台复杂。因此，数字化和智能化技术的在柔性输电系统中的运用，也将显著提高系统的可用率和运维水平。

尤其是作为直流输电“大脑”的控制保护系统，其控制单元上万个、控制逻辑复杂、控制周期短、保护速度快，仍需加强数字孪生、AI等新一代数字技术的应用，以实现远程海上平台运行状态的跟踪和管控，支持快速精准的检修作业。

未来，随着深远海风电装机容量的大幅提升，以及国家“双碳”目标的持续推进，柔性直流输电技术以其独特的控制能力和灵活性特征，将成为大规模可再生能源送出消纳、推进沿海省区市实现能源经济绿色转型的有力手段，应用前景必然愈加广阔。

( 来源: 北极星风力发电网作者: 冉小冉 )

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