未來的能源是潔凈環(huán)保的，其中一個方向便是海上風電。據(jù)悉，目前海上風電柔性直流輸電技術幾乎都掌握在海外電力巨頭手中，自主創(chuàng)新便是中國要突破這個領域的唯一出路。

在江蘇省如東縣綿長的海岸線上，一排排白色風機迎風而轉，將源源不斷的清潔電能送向遠方。不久后，一棟乘風破浪的"海景房"也將加入這片"蔚藍"，掀開我國海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的一頁。

日前，由中國能建旗下的中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司（以下簡稱"中南院"）負責電氣設計的江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程海上換流站，平臺三層已經(jīng)順利搭載，一層至三層電氣設備正處于安裝和分系統(tǒng)調(diào)試階段，為這項世界上首個±400千伏海上風電柔性直流輸電工程按期推進奠定了基礎。


海上換流站建造仰視圖

據(jù)了解，柔性直流輸電技術具有潮流反轉方便快捷、事故后快速恢復供電及黑啟動等優(yōu)點，特別適合于可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)及孤島供電等領域。江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程是世界在建的電壓等級最高的海上風電柔性直流輸電工程，全面建成投運后，年上網(wǎng)電量可達24億千瓦時，滿足約99萬戶家庭年用電量。同時，該工程將鋪設超過100公里的直流海底電纜，是國內(nèi)電壓等級最高、輸送距離最長的直流海底電纜。

國外海上風電柔性直流輸電工程的設計建設周期通常為3-5年，為盡快利用海上豐富的風電資源和綠色電能，江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程須在2021年底前完成并網(wǎng)，時間緊、任務重、難度大是中南院設計團隊必然面對的重大挑戰(zhàn)。

海上換流站是遠距離、大容量海上風電送出工程的核心裝備。如東海上換流站位于如東縣東部的黃沙洋海域，離岸直線距離約70公里，負責匯聚如東#H6、#H8和#H10三個海上風電場共計1100兆瓦的電能，轉換為直流電后，通過直流海纜送至陸上換流站，最終接入江蘇電網(wǎng)。

工程接線示意圖

如東海上換流站按無人值班設計，由陸上換流站統(tǒng)一運維，在陸上換流站建設一套一體化監(jiān)控平臺，實現(xiàn)風場監(jiān)控系統(tǒng)、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)、柔直換流站監(jiān)控系統(tǒng)、結構在線監(jiān)測、海纜在線監(jiān)測、平臺輔助系統(tǒng)等統(tǒng)一接入，不僅可實現(xiàn)陸上換流站對整個如東海上風電柔性直流輸電工程的監(jiān)控，還能將監(jiān)控信息傳至遠方集控中心。

如東海上換流站包含基礎樁、導管架、上部模塊3大部分，其建造規(guī)模約為常規(guī)220千伏海上升壓站的7-8倍。換流站的上部模塊為七層建筑，平面尺寸約為84米×94米，相當于一個足球場大小，高約44米，總重約20000噸。

海上換流站效果圖

據(jù)該項目經(jīng)理周國梁介紹，"換流站施工圖設計高峰正逢新冠肺炎疫情暴發(fā)之際。但是，工期緊、步伐更緊，困難多、辦法更多，項目團隊迎難而上，克服重重困難，有力保障了施工圖設計進度。"

海上換流站緊湊化、輕型化的設計要求與大容量柔性直流輸電工程換流站的電氣設備布置設計存在較大的沖突。經(jīng)過全方位的方案比選論證和幾十稿電氣總平面圖的迭代優(yōu)化，項目團隊提出了海上風電柔性直流輸電工程海上換流站電氣設備布置的典型范式。

海上換流站建造俯視圖

由于如東海上換流站采用了全戶內(nèi)、全封閉、緊湊型、層疊式的電氣設備布置方案，新設備、新技術較多，并且，海上換流站在國內(nèi)尚無實際工程設計經(jīng)驗，如何在短期內(nèi)完成電氣設備技術規(guī)范書的編制，是前期設計中面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。"我們聯(lián)合多家設計單位和設備供應商，開展了多輪設備可靠性提升與性能優(yōu)化研究，最終提出了適應極端惡劣環(huán)境、設備緊湊輕型化、運維遠程/無人化、高可靠性等特殊要求的設備參數(shù)及性能要求。"電氣一次主設人陳鵬回憶說。

"相比于陸上換流站，海上換流站的設計有其特殊性和技術難點，需結合特殊環(huán)境和特點要求。"中南院副總工程師梁言橋表示，中南院已將海上風電柔性直流輸電工程作為未來發(fā)展的主要方向之一，將依托江蘇如東海上風電柔性直流輸電工程，實現(xiàn)系列化創(chuàng)新型技術成果的落地實踐，打破國外設計壁壘，努力打造能復制、可推廣的遠海風電直流送出精品方案與樣板工程，助推我國遠海風電大規(guī)模集約開發(fā)與并網(wǎng)技術發(fā)展，努力建成具有世界領先水平的遠海風電送出技術研發(fā)體系。