海上風(fēng)電直流和交流比有幾方面優(yōu)勢(shì)：第一，損耗比較低，高壓直流柔性直流損耗不斷降低，現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下，閥損耗降到0.6%以下。尤其遠(yuǎn)距離送電時(shí)，損耗可降低一半以上。
另外，穩(wěn)定性也非常重要。柔性直流可以提供較好的電壓和頻率支撐，這是交流和傳統(tǒng)直流沒(méi)有的。另外海上風(fēng)機(jī)組合陸上電網(wǎng)安全解耦，一方出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)影響到另外一端，海上風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障不會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)送電。
目前海上風(fēng)電大概三分之一通過(guò)高壓直流送出，每個(gè)GW小時(shí)可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領(lǐng)先的企業(yè)，這方面我們有豐富的經(jīng)驗(yàn)，60年前我們發(fā)明高壓直流技術(shù)，在全球參與的超過(guò)120個(gè)高壓直流工程，柔性直流也有20年歷史，全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績(jī)?，F(xiàn)在正在實(shí)施的，有2024年的900GW，320千伏。
——日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉
2021年11月16日，中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇在鹽城召開。
日立ABB電網(wǎng)全球執(zhí)行副總裁、大中華區(qū)總裁張金泉出席論壇并作《海上風(fēng)電輸電及并網(wǎng)技術(shù)與工程實(shí)踐》主旨演講，以下為發(fā)言實(shí)錄：
尊敬的各位嘉賓上午好！非常高興來(lái)參加中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇！日立ABB電網(wǎng)有限公司是一家日立和ABB合資企業(yè)，主要業(yè)務(wù)是電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)電運(yùn)維等各方面一些業(yè)務(wù)。
在2050年新型能源碳中和邁進(jìn)過(guò)程中，我們電力將會(huì)在整個(gè)能源系統(tǒng)中提供重要支撐作用，這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：1、發(fā)電側(cè)、化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)換，這里面電力起到非常重要作用。2、用戶側(cè)，電氣化，工業(yè)交通樓宇和電氣化水平不斷提升。3、和電有關(guān)的、互補(bǔ)的一些能源產(chǎn)業(yè)，包括能源載體，包括制氫、儲(chǔ)能等各個(gè)方面。
我們預(yù)計(jì)到2050年，電力在整個(gè)能源需求側(cè)會(huì)占到50%以上，所以提高電氣化的效能、促進(jìn)主要能源電氣化轉(zhuǎn)變這是非常重要的方面。未來(lái)能源系統(tǒng)我們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用，一個(gè)能源平臺(tái)，一個(gè)數(shù)字化平臺(tái)。日立ABB專注于能源平臺(tái)這個(gè)方面。
海上風(fēng)電技術(shù)，持續(xù)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中第一個(gè)就是風(fēng)機(jī)容量在不斷的加大，現(xiàn)在已經(jīng)有15兆瓦風(fēng)機(jī)正在投入運(yùn)行。同時(shí)它的機(jī)電系統(tǒng)我們可以做到66千伏都是比較成熟的技術(shù)。另外損耗也在不斷減少，還有一個(gè)它的布局也在發(fā)生比較大的變化。
第二個(gè)方面，我們講機(jī)電協(xié)同，66千伏變壓器開關(guān)都是非常成熟技術(shù)，另外交流海上升壓站現(xiàn)在變成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，基本上標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，我們還可以做預(yù)知解決方案。
第三方面，為了促進(jìn)設(shè)備可靠性，數(shù)字化變電站概念，用在海上交流變電站方面。
第四方面，懸浮式技術(shù)，我們做電氣設(shè)備，從電氣設(shè)備角度不管海上變電站還是風(fēng)機(jī)里面電氣設(shè)備，我們都有比較成熟的技術(shù)。
最后一個(gè)方面，高壓直流送出，66千伏風(fēng)機(jī)可以直接送到直流換流站送到岸上，另外現(xiàn)在2GW大功率輸送，我們技術(shù)也相對(duì)比較成熟，有時(shí)候受一些電纜制造影響，但是從電氣設(shè)備上是比較成熟。另外，在2GW的以上送出方面，我們還是推薦雙極拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以減少電網(wǎng)發(fā)電沖擊，同時(shí)保證電力送出實(shí)現(xiàn)最大化。
這是海上發(fā)電技術(shù)比較大的變化，從風(fēng)機(jī)側(cè)通過(guò)66千伏機(jī)電系統(tǒng)可以直接送到海上升壓站，再通過(guò)高壓直流通道通過(guò)海纜送到陸上換流站，然后電氣可以接到交流電網(wǎng)，避免原來(lái)風(fēng)機(jī)一些風(fēng)險(xiǎn)。
海上風(fēng)電和交流比最大優(yōu)勢(shì)：
第一個(gè)，這個(gè)損耗比較低，尤其遠(yuǎn)距離送電時(shí)候，損耗降低一半以上。另外柔性直流可以提供比較好的電壓和頻率支撐，這可能是交流和傳統(tǒng)直流沒(méi)有的。另外一個(gè)海上風(fēng)機(jī)組合陸上電網(wǎng)安全解耦，一方出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)影響到另外一端，海上風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障不會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)送電。
目前海上風(fēng)電大概三分之一通過(guò)高壓直流送出，每個(gè)GW小時(shí)可以減少200噸的碳排放。日立ABB在高壓自流上比較領(lǐng)先的企業(yè)，案例就是海上風(fēng)電送出當(dāng)中，2000年，我們第一個(gè)在丹麥叫7個(gè)GW，10.5千伏；在2011年400個(gè)GW，150千伏；2015年的時(shí)候，800GW，320千伏。這些都是投運(yùn)的實(shí)現(xiàn)，2017年的時(shí)候做了一個(gè)916GW，320千伏的。當(dāng)然現(xiàn)在正在實(shí)施的還有2024年的900GW，320千伏。
所以，這方面我們有豐富的經(jīng)驗(yàn)，高壓直流本身原來(lái)是日立ABB發(fā)明，60年前我們發(fā)明高壓直流技術(shù)，在全球參與的超過(guò)120個(gè)高壓直流工程，柔性直流也有20年歷史，全球有70%柔性直流輸電的業(yè)績(jī)。
海上直流輸電大家講了，還有一些很多的特點(diǎn)，一個(gè)可用率非常重要，風(fēng)場(chǎng)建完以后，可用率低就是浪費(fèi)，電發(fā)不出來(lái)。
第二個(gè)，損耗，高壓直流柔性直流損耗不斷降低，現(xiàn)在全站損耗可以降到0.8%以下。閥損耗降到0.6%以下，穩(wěn)定性也是非常重要。因?yàn)殡娏﹄娮蛹由巷L(fēng)機(jī)產(chǎn)生很多諧波，我們有成熟技術(shù)抑制高頻振蕩，實(shí)現(xiàn)整個(gè)無(wú)振蕩的連接。
另外一個(gè)方面，海上平臺(tái)造價(jià)非常高，所以海上平臺(tái)小型化，也是我們一直研究一個(gè)方向。目前典型的案例，一個(gè)GW的海上風(fēng)電它的直流平臺(tái)能做到8000噸以下，這個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和同行業(yè)的水平。
我們?cè)?GW現(xiàn)在正在做一些技術(shù)準(zhǔn)備，我們還是希望采用這種雙級(jí)支撐，如果一個(gè)極出現(xiàn)故障，另外一個(gè)極送出計(jì)劃，不會(huì)讓整個(gè)發(fā)電場(chǎng)停下來(lái)。這方面通過(guò)雙極結(jié)構(gòu)，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)沖擊也會(huì)最小化。
另外就是在設(shè)計(jì)的時(shí)候，有幾個(gè)參數(shù)比較重要，最重要度電成本和初始成本，我們做一個(gè)優(yōu)化。其中損耗、高性能是非常重要參數(shù)，因?yàn)橹苯佑绊懙秸麄€(gè)項(xiàng)目的回報(bào)。
第二個(gè)就是系統(tǒng)拓?fù)溥x擇，什么容量、什么電壓下選擇什么單極、雙極，對(duì)后續(xù)影響也是非常重要。
第三個(gè)部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，過(guò)電壓等等，海上風(fēng)電我們作為發(fā)電廠看待，與電網(wǎng)還是有很大的區(qū)別，從控制保護(hù)等各個(gè)方面。這一塊也是在決策時(shí)候也是非常重要的一個(gè)方面。
核心設(shè)備的選擇，高可靠、低損耗和緊湊，這個(gè)也是關(guān)鍵點(diǎn)。海上風(fēng)電如果需要更換一個(gè)設(shè)備或者做維修，估計(jì)最低也要100-200萬(wàn)元。設(shè)備可靠性非常重要。
另外一個(gè)全生命周期成本，我們?cè)O(shè)計(jì)閥、設(shè)備都是30年。振動(dòng)需要非常復(fù)雜的技術(shù)進(jìn)行計(jì)算和模擬，另外在中國(guó)考慮地震影響，抗震能力和抗海浪潮汐能力是兩個(gè)矛盾一件事情，所以這方面需要很多技術(shù)保證整個(gè)設(shè)備運(yùn)行30年。
平臺(tái)小型化的設(shè)計(jì)，這里面除了整個(gè)的設(shè)備優(yōu)化，還有新技術(shù)。我們現(xiàn)在把平臺(tái)所有的開關(guān)設(shè)備都做成氣體絕緣，降低整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)和投資。
第二個(gè)，通過(guò)新能源高效并網(wǎng)與交易支撐，實(shí)現(xiàn)歐洲綠色發(fā)展。
因?yàn)樾履茉撮g歇性還有很多特點(diǎn)，需要一個(gè)有效的系統(tǒng)來(lái)保障整個(gè)能源的供應(yīng)。另外一個(gè)方面，提高基礎(chǔ)設(shè)施的利用率非常重要。所以這里面有幾個(gè)技術(shù)：1、多端直流技術(shù)。2、直流斷路器技術(shù)。3、直流電網(wǎng)保護(hù)，它和電網(wǎng)不太一樣，發(fā)電作為一個(gè)能源島，一個(gè)不同的終端也有很多技術(shù)在里面。4、高壓直流所有的電氣設(shè)備，我們叫氣體絕緣化，減少占地面積。
這就是歐洲我們參與一些案例，在歐洲剛才講到在蘇格蘭水電輸電公司他們基于兩端一個(gè)直流項(xiàng)目，未來(lái)再擴(kuò)三端，五端直流，相當(dāng)于多端高壓直流聯(lián)網(wǎng)，這樣加大電力供應(yīng)的安全，同時(shí)幫助能源之間的傳輸，有利于降低溫室氣體效應(yīng)。5個(gè)系統(tǒng)整個(gè)控制和保護(hù)系統(tǒng)，還是要求很高的，包括整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要很多的研究在里面。
我們的目標(biāo)還是和大家一起，通過(guò)我們的技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)模式的創(chuàng)新，構(gòu)建綠色能源系統(tǒng)共同享受低碳美好未來(lái)，謝謝大家！
（北極星根據(jù)速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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