芻議海上風電場離岸升壓站關鍵技術

摘要：為了全面提高海上升壓站的使用性能，海上風電場逐漸朝著擴大規模、高深度、離岸遠的方向發展。文章主要闡述了海上風電場特征，分析了海上風電場電氣系統，闡述了海上升壓站結構，最后提出了海上升壓站運行及維護的相關內容。

關鍵詞：海上風電場;離岸升壓站;關鍵技術

節能減排已經滲透到生產生活的方方面面，海上風電憑借可再生的優勢，發展勢頭日漸迅猛。截至2018年12月份，全球新增海上風電裝機超過1520MW?？v觀世界各國海上風電的發展，逐漸向高容量、遠距離不斷擴大。大規模遠距離的海上風電場在運作過程中需要較大的風電機組，還要滿足長距離電能傳輸的基本需求。由于海上環境較為惡劣，電氣設備需要配備專門的防護措施，考慮到海上條件的特殊性，需要借助專門的設備和工具維護。為了在一定范圍內，確保海上風電場能夠進行可靠的并網運作，需要對海上風電場的電氣系統提出針對性的解決要求。我國海上升壓站在建設過程中，仍然處于初始階段。在2016年12月底，我國已經建成了四個海上升壓站。本文主要討論海上風電場離岸升壓站的關鍵技術，對海上風電場電氣系統連接進行分析對比，為進一步推動海上風電場離岸升壓站建設，注入新鮮活力。

一、海上風電場特征

海上風電場，它和區域地理位置發電形式有著密切的聯系，電氣系統在運作過程中，它和傳統電廠是不同的，在進行海上風電場電氣系統規劃時，要考慮到大規模海上風電場的特點。首先，它的風電機組數目較多，由于風電機組單機容量不斷擴大，海上風電場在運作維護中，單機容量都應該集中在2MW至6MW的范圍之內。其次，大規模海上風電場內部電氣線路較長，由于受到風機槳葉長度以及風機尖尾流的影響，海上風機間距通常是在500米到1000米的范圍之內。在進行近海海上風電場離岸距離探究過程中，一般它都大于十千米，在規劃設計過程中，可能有的已經超過了三十千米。這時，大規模海上風電場內部在進行敷設過程中，相應的電纜線路，甚至高達上百公里，最后，海上風電場的可入性較差，在進行海上作業時可以依靠直升機或者是船，在運作時成本高，而且也會受海上風浪的影響。

二、海上風電場電氣系統

1.交流系統

現階段，海上風電機組在運作過程中使用的都是690V的基端電壓，它能有效的減少內部電能傳輸中的損耗，可以在風電機組出口裝設相應的箱式變壓器升高電壓等級，同時要考慮到設備成本和傳輸損耗的影響。當海上風電場的容量小于100MW的時候，無需安裝海上升壓站，可以直接通過中壓線路連接陸上變壓站接入電網。如果系統在運作過程中，風電規模較大、離岸距離也很遠，這時，可以通過使用海上升壓站，實現電壓等級的升高，經過高壓輸電線路連接到并網點。

2.交直流混合系統

大規模的海上風電場并網在運作時，需要考慮到海底電纜電能輸送，還需要考慮到對電網穩定性的影響。交直流混合系統，主要是使用交流機電系統實現海上風電機組的有機連接，它使用的是高壓直流輸電的模式該系統在運作過程中，如果海上風電場的容量大于100MW，離岸距離超過九十千米，可以使用柔性直流輸電方式;當風電場容量高于350MW時，離岸距離超過一百千米，使用的是傳統的HVDC輸電。

3.直流系統

直流集電系統，在運作過程中是通過風力發電機組。AC/DC/DC變換器將電壓升高到中壓水平，它能有效的進行海上風電場高壓直流輸電線路的連接，直流系統在運作過程中需要進行并聯和串聯，可以使用換流站的方式將中壓逐漸地升至高壓水平[1]。

三、海上升壓站結構

1.電氣設備布置

通常情況下，在進行海上升壓站結構分析時，它主要包括兩大類，第一類是基礎結構，有導管架、架式單樁、自升式等;第二類是平臺結構，主要是鋼結構，主要進行電氣設備的布置。在進行電氣設備布置過程中，需要使用三層，第一層是電纜結構轉換層;第二層是主變、高壓電抗器、低電阻系統等;第三層是動態無功補償，直流和通信是在進行三維模塊布置過程中，要準確的找到電氣系統、消防系統、電纜結構所涉及到的問題，進行全方位的優化[2]。

2.通風設備與冷卻系統

海上的大氣環境一般都是濕度高、鹽分高，為了給升壓站設備營造良好的工作環境，在進行設計過程中要考慮到通風設備，能夠根據外界氣候交替，改變通風主通道的溫度和濕度，保證海上升壓站機電設備穩定運作。首先，可以安裝SF6氣體泄漏報警裝置，一旦發生氣體泄漏，能夠啟動機組排氣;其次，還需要做好主變室應急排風系統的控制工作，當主變室空調器發生故障時，應該開啟緊急的排風系統，實現出口電動風閥和機組的鎖連，保證系統穩定運行[3]。

3.海上升壓站 SCADA 系統和通信系統

當前，在進行海上升壓站SCADA系統設計過程中，它主要包括兩個獨立的子系統，一個子系統能夠對升壓站的運行情況進行監控，另一個子系統它能實現風電場的全面監管。該系統在使用過程中，能夠對不同的設備運行狀態進行監管，無論是數字信號、模擬信號，還是總線的傳輸信號都能進行實時的管控，還能夠有效地接收存儲海上升壓站的監控信息。在進行海上升壓站管控過程中，避免受到漫反射而產生的信號干擾，確保海上通信的可靠性[4]。

4.平臺救生裝置、逃生通道

海上升壓站在設計過程中都是遵循著無人值守的原則，只允許少量的檢修人員進行作業。因此，在平臺上應該配備足夠的救生設備，例如：救生衣、救生圈等等。在逃生通道設計時，需要做好危險點的識別、評估工作，要考慮到在逃生過程存在的各種擁堵，確保逃生通道的可靠性。在進行逃生路線指示燈設計時，除了必要的生活區，還需要在甲板上安裝逃生路線。逃生集合點在設置過程中應該有組織有安排，考慮疏散的人數，能夠在最大范圍內警告和引導人員逃生。在主要逃生集合點配備無線電發報裝置、廣播裝置，能夠在緊急時候啟動應急裝置。

四、海上升壓站運行及維護

海上升壓站在正常投運后，要定期進行設備巡視，可以通過運維船運送作業人員。除此之外，海上升壓站還應該安裝消防系統，進行火災預測和報警，做好海上升壓站消防工作[5]。

五、結論

綜上所述，在進行海上風電場離案升壓站關鍵技術探究過程中，要做好設計、制作、運輸維護等一系列的管控工作，避免任意環節出現的問題?？梢越梃b先進的經驗，結合具體的施工能力，做好關鍵技術的探究，為海上升壓站穩定運行奠定基礎。

參考文獻：

[1]王丙勇.海上風電場離岸升壓站關鍵技術研究[J].電力系統裝備，2019，（15）：78-79.

[2]高宏飆，劉碧燕，羅雯雯.海上風電場離岸升壓站關鍵技術研究[J].風能，2019，（3）：60-64.

[3]伍紹博，尹海卿，張開華， 等.日本漂浮式風電技術現狀及未來發展方向[J].中國港灣建設，2017，37（6）：108-114.

[4]朱蒙.海上風電工程升壓站消防系統及其優化分析[J].建筑工程技術與設計，2018，（34）：2538.

[5]畢遠濤，鄧偉.國電投濱海北H2海上升壓站安裝工程技術總結[J].風能，2017，（12）：58-61.

作者簡介：金鳳學（1989-），男，黑龍江勃利人，工程師，研究方向：海上風電電氣管理