如何把深远海域的风电送到大湾区？
8月11日，中共中央、国务院印发的《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》发布。意见提到，大力发展非化石能源，要加快西北风电光伏、西南水电、海上风电、沿海核电等清洁能源基地建设。
《中国可再生能源发展报告2023年度》显示，2023年，我国可再生能源累计装机占发电总装机的比重超过一半，新增装机占全球可再生能源新增装机的比重超过一半。其中，风电新增装机7566万千瓦，同比增长101.6%，呈现出规模化、集群化的开发建设特点。
预计“十四五”末到“十五五”期间，海上风电将迎来新一轮发展建设高潮。
规模大、深远海区域占比高，正成为这一轮海上风电发展的特点。
近日，阳江三山岛海上风电柔直输电工程（以下简称“三山岛海上风电柔直工程”）获得核准批复。阳江三山岛海上风电一至四项目总规划装机容量为2000兆瓦，海缆输电距离约117公里，名副其实的远距离、大容量。
根据各主要设计单位的研究成果，当海上风电场（规模2000兆瓦）海缆输电距离大于100公里时，海、陆均采用直流输电技术并直接送入负荷中心，其整体效益最优。
该项目正是采用，超大规模海上风电海陆一体直流输电技术方案，为何选中了它？
01深远海域风电发展正面临挑战
在近海、小规模海上风电时期，海上风电送出工程各投资主体各自开展前期工作，容量相似、布局接近的海上风电厂项目采用多种输电方式、多电压等级送出，这种模式并没有问题。
但随着深远海域、大规模风电的高速发展，送出通道、登陆点日渐捉襟见肘，海陆不协调问题开始凸显。
南方电网广东电网公司规划研究中心技术专家彭穗：
01如何节约用海？
海上路径资源未得到充分利用，怎么节约用海需要统筹考虑。
02怎么避免重复建设？
相关媒体报道，广东阳江沙扒、青洲海上风电规划装机约700万千瓦，多家风电业主各自独立建设陆上汇集站，导致登陆点附近密集分布多个汇集站，重复建设现象明显。
03如何规划输电廊道？
海陆统筹不仅仅是海上风电场址与登陆点的统筹规划，更要把更大范围的输电廊道纳入进去考虑。
例如：广东省海上风电的规划容量超过7000万千瓦，若按以往较小规模风电场的处理方式，需要30回交流架空线路，然而实际上找不出如此庞大的输电走廊。
02 柔性直流输电技术再次成为破题关键
在前期规划中充分考虑海陆统筹问题，超大规模海上风电海陆一体直流输电技术方案打破常规，实现海陆资源集约高效利用
南方电网广东电网公司主网规划科高级经理刘新苗：
➤ 有利于降低整体输电成本
以输电距离100公里以上的2000兆瓦风电集群为例，采用“统一规划建设、集约化送出”模式相比各电源主体分散建设模式，可降低整体投资约8.1亿元，单位造价下降近9%，显著减少分散建设导致的投资浪费。
➤ 有利于节约海洋资源
以集约送出2000兆瓦的海上风电集群为例，采用柔直输电方案，仅需2根输电海缆，征海宽度约70米；如采用交流输电方案，则需要至少4根输电海缆，征海宽度约170米。
相比之下，柔直方案的海底路由用海面积较交流方案可节约近59%，更有利于结合海洋牧场、海上制氢和海洋旅游等实施集中开发，全面优化提升海域综合使用效能。
三山岛海上风电柔直工程由南方电网广东电网公司统一规划、统一建设。工程包括海陆两部分，将在海上建设一座±500千伏海上换流站，通过500千伏直流海底电缆及直流架空线方式，把深远海域风能输送至粤港澳大湾区。
路径如下：
电能从风车发出
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在海上换流站汇集
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经由海缆传向陆地
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在陆地再次汇集后
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经由直流架空线直送负荷中心
跨越千里的架空线路有可能出现故障，针对此难题，三山岛海上风电柔直工程首次提出无直流断路器、无集中耗能装置技术方案。在昆柳龙柔性直流工程中，南方电网公司验证了柔性直流架空线路故障自清除功能的可靠性，可不依赖直流断路器实现直流故障穿越。
直流故障穿越：电力系统发生故障或扰动时，电力设备或系统能够按照标准要求保持连续运行而不与电网脱离，且平稳过渡到正常运行状态的能力。
但昆柳龙柔性直流工程的经验不能直接应用于海上风电柔直工程，区别如下：
01昆柳龙柔性直流工程
主要是网对网，送端有个电网扛着盈余功率，工程只需要考虑清除故障。
02海上风电柔直工程
风机各自独立，一旦陆上电网侧发生故障，海上风机功率调节速度过慢，就可能导致直流海缆能量堆积、电压升高、造成设备损坏和系统停运。
三山岛海上风电柔直工程将利用风机全功率变流器自带的耗能装置实现盈余功率分散式就地耗散仅需600微秒即可完成协调！
南网科研院直流输电与电力电子技术研究所一级项目经理邹常跃：
每台风机本身具备耗能的能力，可配合电网做协调，但速度较慢，通常需要500毫秒到1秒。但按实际需求，风机耗能装置需要在1毫秒内完成协调动作，才能确保安全。
南网科研院团队和设备厂家进行了快速调用风机耗能装置模拟试验，应用新的通讯架构后，确定大概600微秒就可以完成协调，有效验证了海风柔直输电工程无直流断路器、无集中耗能装置的技术方案可行性。
随着海上风电的发展，新挑战还有很多，制约发展的可能不是最初设想的困难。但通过一个大工程，用创新突破难关，从源头解决大规模、远距离海上风电送出难题，将在实践中看到价值。
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