海上风电外送及电能输送技术综述

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22025

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 236-248.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22025

海上风电外送及电能输送技术综述

朱家宁¹, 张诗钽¹, 葛维春², 刘闯¹, 楚帅³

^1.东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
^2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁省沈阳市 110006
^3.沈阳工业大学电气工程学院，辽宁省沈阳市 110870

收稿日期:2022-02-05 出版日期:2022-04-30 发布日期:2022-05-13
作者简介:朱家宁(1998)，女，硕士研究生，主要研究方向为清洁能源消纳技术，643842376@qq.com；
张诗钽(1998)，女，硕士研究生，主要研究方向为清洁能源消纳技术，523066549@qq.com；
葛维春(1961)，男，博士，教授级高工，主要研究方向为清洁能源消纳技术和智能电网，本文通信作者，13804012589@126.com；
刘闯(1985)，男，博士，教授，主要研究方向为清洁能源消纳技术，victorliuchuang@163.com；
楚帅(1993)，男，博士研究生，主要研究方向为清洁能源消纳技术和电力市场，534766248@qq.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2019YFB1505400)

Overview of Offshore Wind Power Transmission and Power Transportation Technology

Jianing ZHU¹, Shitan ZHANG¹, Weichun GE², Chuang LIU¹, Shuai CHU³

^1.School of Electrical Engineering, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, Jilin Province, China
^2.State Grid Liaoning Electric Power Co. , Ltd. , Shenyang 110006, Liaoning Province, China
^3.School of Electrical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, Liaoning Province, China

Received:2022-02-05 Published:2022-04-30 Online:2022-05-13
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2019YFB1505400)

摘要/Abstract

摘要：

以新能源为主体的新型电力系统近几年飞速发展，海上风力发电站在向深远海、大容量的趋势发展。针对目前海上风电送出困难的问题，在现有电缆送出方式的基础上考虑增加运输电池，为电力输送提供新的渠道。在现有海上风电项目实际运行情况的基础上，分析交流输电和直流输电等海上风电主要输电方式的工作原理和现状，并阐述了运输电池的工作方式。对运输电池和其他输电方式的传输容量、投资成本、安全成本等技术性和经济性方面的性能指标进行了对比研究，分析了海上风电外送方式的优势与劣势。

关键词: 海上风电, 电能输送, 交流输电, 直流输电, 运输电池

Abstract:

In recent years, the new power system with new energy as the main body is developing rapidly, and the offshore wind power plant is developing towards the trend of deep sea and large capacity. In view of the limitations of the current transmission mode, changing the traditional cable transmission mode provides new possibilities for the research of power transmission from the perspective of transport batteries. First of all, based on the actual operation of the existing offshore wind power projects, the working principle and status quo of the main offshore wind power transmission modes, such as alternating current power transmission mode and direct current power transmission mode, were analyzed, and the working mode of the transport battery was described. Then, the technical and economic performance indexes such as transmission capacity, investment cost and security cost of transport battery and other transmission schemes were compared. Finally, the advantages and disadvantages of offshore wind power transmission modes were analyzed.

Key words: offshore wind power, power transmission, alternating current transmission, direct current transmission, transportation battery

中图分类号:

TK 89

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图/表 8

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对比项	高压交流输电系统	高压直流输电系统		架空线路输电系统	运输电池
对比项	高压交流输电系统	LCC-HVDC	VSC-HVDC	架空线路输电系统	运输电池
投资成本	电站投资较少，但电缆投资较高。海上升压站成本约50万元/MW，交流电缆成本约880万元/km^{［23，33］}	电站投资较高，但电缆投资最低。海上换流站成本约350万元/MW，直流电缆成本约550万元/km^{［23，33］}	电站投资最高，电缆投资较高。海上换流站成本约350万元/MW，直流电缆成本约550万元/km^{［23，33］}	远低于海缆线路，线路成本约 320万元/km^［22］	投资成本较低，约 380万元/艘^［34］
运行费用	年运行费用相对较高	年运行费用相对较低，运行费率为1.8%^［35］	年运行费用相对较低，运行费率为1.8%^［35］	年运行费用相对适中，占总成本的2%^［22］	运行费用相对适中，轮船油耗费用约400元/km^［34］
维护成本	交流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的1.2%^［36］	直流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的0.5%^［37］	直流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的0.5%^［37］	年维护成本占总投资成本的3%^［22］	船舶维护成本占总投资成本的0.2%^［36］
损耗费用	年线路损耗约占1%	功耗仅为0.7%，两端换流站损耗为1%~2%^{［13，38］}	损耗功率约占1.6%^［13］	年线路损耗较低	损耗费用较高，轮船的损耗费用约占总投资成本的9%^［39］
应用情况	近海风电场	远海风电场	远海风电场	潮间带风电送出、近海风电送出及深海风电近岸侧	无
安全程度	相对于直流较低	相对适中	高	相对较低	相对较高
传输容量	400 MW(200 kV), 800 MW(400 kV)^[40]	最大1 600 MW^［38］	350 MW、500 MW已建，最高可达1 100 MW	不受传输容量限制	锂离子电池0~80 MW^［32］

对比项	高压交流输电系统	高压直流输电系统		架空线路输电系统	运输电池
对比项	高压交流输电系统	LCC-HVDC	VSC-HVDC	架空线路输电系统	运输电池
投资成本	电站投资较少，但电缆投资较高。海上升压站成本约50万元/MW，交流电缆成本约880万元/km^{［23，33］}	电站投资较高，但电缆投资最低。海上换流站成本约350万元/MW，直流电缆成本约550万元/km^{［23，33］}	电站投资最高，电缆投资较高。海上换流站成本约350万元/MW，直流电缆成本约550万元/km^{［23，33］}	远低于海缆线路，线路成本约 320万元/km^［22］	投资成本较低，约 380万元/艘^［34］
运行费用	年运行费用相对较高	年运行费用相对较低，运行费率为1.8%^［35］	年运行费用相对较低，运行费率为1.8%^［35］	年运行费用相对适中，占总成本的2%^［22］	运行费用相对适中，轮船油耗费用约400元/km^［34］
维护成本	交流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的1.2%^［36］	直流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的0.5%^［37］	直流海缆输电系统年维护成本占总投资成本的0.5%^［37］	年维护成本占总投资成本的3%^［22］	船舶维护成本占总投资成本的0.2%^［36］
损耗费用	年线路损耗约占1%	功耗仅为0.7%，两端换流站损耗为1%~2%^{［13，38］}	损耗功率约占1.6%^［13］	年线路损耗较低	损耗费用较高，轮船的损耗费用约占总投资成本的9%^［39］
应用情况	近海风电场	远海风电场	远海风电场	潮间带风电送出、近海风电送出及深海风电近岸侧	无
安全程度	相对于直流较低	相对适中	高	相对较低	相对较高
传输容量	400 MW(200 kV), 800 MW(400 kV)^[40]	最大1 600 MW^［38］	350 MW、500 MW已建，最高可达1 100 MW	不受传输容量限制	锂离子电池0~80 MW^［32］

设备	费用
直流线路	550万元/km
交流线路	1 500万元/km
架空线路	318.02万元/km
海上换流站	350万元/MW
海上升压站	50万元/MW
船舶	383.28万元/艘
集装箱	120万元/个
锂电池	3.07万元/个

设备	费用
直流线路	550万元/km
交流线路	1 500万元/km
架空线路	318.02万元/km
海上换流站	350万元/MW
海上升压站	50万元/MW
船舶	383.28万元/艘
集装箱	120万元/个
锂电池	3.07万元/个

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海上风电外送及电能输送技术综述

Overview of Offshore Wind Power Transmission and Power Transportation Technology

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