關(guān)于海上風(fēng)電電力系統(tǒng)相關(guān)研究

黃許龍

摘要：從近年來中國新能源開發(fā)的程度來看，海上風(fēng)力發(fā)電發(fā)展正在以極快的速度發(fā)展，主要進行風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的持續(xù)創(chuàng)新和研究，對風(fēng)力發(fā)電的持續(xù)發(fā)展，有關(guān)部門必須逐步改善監(jiān)督檢查系統(tǒng)，確保電力系統(tǒng)正常、安全和可靠的運行，確定海上風(fēng)力對電力系統(tǒng)的影響，進行更深入的研究，最大限度地減少對海上風(fēng)力的電本文將對海上風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)的影響措施進行簡單分析，并希望對我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電接入;電力系統(tǒng);措施

為了有效地利用海上風(fēng)力發(fā)電，需要改善海上風(fēng)力預(yù)報，在時間、經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境等多個方面進行控制和優(yōu)化，控制發(fā)電、運輸、電力等，調(diào)整所有鏈接，從而降低成本和時間尺度的風(fēng)險。要更好地了解海上風(fēng)力的不確定性，才能進一步提高海上風(fēng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對國家的海上風(fēng)力系統(tǒng)做出貢獻。

一、海上風(fēng)場電力系統(tǒng)的整體概述

（一）風(fēng)機連接方式

風(fēng)機連接方式是一種新型的電力匯集系統(tǒng)，在海上風(fēng)場中，發(fā)電機之間的距離被限定在0.5～1km，風(fēng)電機之間是連接的狀態(tài)，主要通過電纜的形式將各個發(fā)電機連接在一起。經(jīng)過一個或多個中壓集控開關(guān)組件及電纜匯集，通過整體生壓的形式送入海上變電站。海上風(fēng)場的風(fēng)電機組較多，通常是由幾個為一組的形式劃分，每組采用的連接方式主要包括：星型、串型方式等等。星型連接主要是指風(fēng)電機組先與臨近的裝有變壓器的集電平臺相連，再集中連接至變電站，它的優(yōu)勢主要在于獨立性，也就是說每臺風(fēng)機都可以獨立的工作，不需要獨立的變壓器支撐，在花費的成本上也是較低的，不過這種連接方式也有它的缺點就是系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。串型連接的方式就需要花費較大的成本，因為它需要每臺風(fēng)電機組每臺均有獨立變壓器，通過將多臺風(fēng)電機組相連接后匯集至海上變電站。

（二）匯集電纜

匯集電纜系統(tǒng)也是目前常用的系統(tǒng)。這種體系主要是指從風(fēng)機出口0.69kV到35kV的風(fēng)場內(nèi)匯集線路，這種屬于一般的情況，通常會選擇海底電纜。海底電纜有它獨特的功能，主要包括：超強的防腐蝕性、超強的防水性、抗機械牽拉及外力碰撞等特殊性能等等，這些獨特的特性都決定海底電纜的優(yōu)越性，另外一方，海底電纜還具備較高的電氣絕緣性能和安全可靠性。海上作業(yè)是相當(dāng)復(fù)雜的，要考慮到許多方面的問題，例如：海環(huán)境的復(fù)雜性、不可控性等等，匯集電纜一般為光電復(fù)合纜，主要是指將具有通信功能的光纖單元加入到海底電力電纜中，使其具備雙重功能，主要包括：電力傳輸和光纖信息傳輸兩種特殊功能。另外一方面，海底光電復(fù)合纜具有較高的利用價值，主要包括：節(jié)約資源、降低總體成本、降低施工成本等等。

（三）電纜鋪設(shè)及特殊保護

海底電纜的特殊保護是非常重要的，因為海底電纜有它獨特的特點，主要包括結(jié)構(gòu)、外徑、重量、機械性能等等，海底電纜的長度也大小不一，會根據(jù)具體情況采用不同長度的電纜，這是由于這樣的特點也造成了電纜鋪設(shè)和維護的困難。比如說：在淺海環(huán)境中，水深如果是小于200m的海域纜線，主要采用的是埋設(shè)的方法，但是如果在不可控制的深海中，那么主要采用敷設(shè)的方法，這兩種方法都是根據(jù)水深的深淺來決定。埋設(shè)方法的主要工作原理是水力噴射式埋設(shè)，它的原理是底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側(cè)，在作業(yè)的過程中，通過小孔向海底噴射出高壓水柱，這種高水柱產(chǎn)生的壓力會將海底的泥沙沖開，自然會形成一道纜孔，這道纜孔用來引導(dǎo)電纜到纜溝底部，潮流自然的會將沖溝自動填平。埋設(shè)設(shè)備主要是通過施工船進行拖拽，然后再根據(jù)電纜做出一些指令。我國的科技水平正在迅猛的發(fā)展，高科技和信息化正在融入每一個行業(yè)，未來在海洋領(lǐng)域也會應(yīng)用到更高的科技水平，例如：可以將人工智能的機器人代替人類進行海底電纜鋪設(shè)作業(yè)。

二、降低海上風(fēng)電不確定性影響水平的應(yīng)對措施

（一）建立電網(wǎng)防線，降低不確定性因素的影響率

控制海上風(fēng)力發(fā)電場海上風(fēng)力的不確定性時，您可以首先要求相關(guān)人員及時對相應(yīng)的不確定性進行具體分析，綜合當(dāng)?shù)氐匦巍L(fēng)力、風(fēng)速、氣候等具體特征，進行分析和評估，做好預(yù)防控制、緊急控制和糾正控制，使用這三條防線加強對不確定性的控制。海上風(fēng)力發(fā)電場應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有風(fēng)險原則調(diào)整和優(yōu)化與現(xiàn)場相關(guān)的決策，如果風(fēng)力發(fā)電發(fā)生間歇性影響，會對海上風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電效率產(chǎn)生不利影響的情況，在發(fā)電、輸電、電力等各方面進行優(yōu)化，及時采取緊急對策，并控制不確定性。

（二）提升風(fēng)速測定精確水平

一方面，可以綜合分析現(xiàn)有海上風(fēng)力生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計地比較和對比過去一小時內(nèi)產(chǎn)生的風(fēng)速測量值。另一方面，根據(jù)風(fēng)速的不同變化期間，必須在系統(tǒng)規(guī)劃、運營規(guī)劃、維護內(nèi)容中實時更新，并將具體的數(shù)據(jù)信息傳遞給以風(fēng)速為主要應(yīng)用條件的每個系統(tǒng)，從而最大限度地提高風(fēng)速測量的準(zhǔn)確性，在一段時間內(nèi)使用這些測量數(shù)字增加對不確定性的控制和響應(yīng)，減少計計算誤差，提升風(fēng)能發(fā)電效率和水平。

（三）加強對充裕性、穩(wěn)定性的把控

為了進一步提高對極端事件的控制和響應(yīng)水平，海上風(fēng)力企業(yè)必須將環(huán)境中發(fā)生的非電力信息和電力市場中更容易的信息與現(xiàn)有風(fēng)速概率預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)信息相關(guān)聯(lián)，對所有信息進行全面評估和分析，以便及時找出評估中存在的海上風(fēng)力不確定性的因素以及這些因素對充足性和電力穩(wěn)定性的影響程度，處理分布式變量或連續(xù)變量，或者同時使用這兩種方法必須同時運用裕度和穩(wěn)定性的控制，在計算過程中加大靈敏度的控制和分析，在分析時減少相應(yīng)的場景，提高裕度和穩(wěn)定性的控制。

（四）做好量化分析，降低風(fēng)險

eeac方法是量化分析結(jié)果的準(zhǔn)確性較高，在現(xiàn)有量化分析過程中更常用的方法之一。在研究過程中提出了感應(yīng)發(fā)電機瞬態(tài)電壓穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的穩(wěn)定裕度定義。如果海上風(fēng)電場的無功補償和現(xiàn)場控制策略出現(xiàn)問題，接入點內(nèi)瞬態(tài)電壓的偏移可接受性也會受到影響，因此在此過程中，必須做好計量分析，確?？刂撇呗缘姆€(wěn)定性，加強對海上風(fēng)電不確定性的控制，降低風(fēng)險發(fā)生的概率。

三、結(jié)語：

隨著我國電力需求的急劇增長，人們不斷開發(fā)和利用新能源，開始用于電力發(fā)展，為電力領(lǐng)域做出貢獻，風(fēng)能作為新型可再生能源在電力系統(tǒng)運營中得到廣泛利用，不僅能夠充分解決我國的電力不足情況，而且風(fēng)能作為清潔能源所具有的可再生能力比我國的環(huán)境保護做出更好的貢獻，還必須根據(jù)我國可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，我們應(yīng)加大對風(fēng)能源的研究，為電力領(lǐng)域做出貢獻。

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