海上风电场的飞速发展.ppt
发展中的海上风力发电,一、海上风电场开发应用背景,时代背景：传统一次能源储量有限且对环境污染严重，新兴清洁的可再生能源风能迅速发展。2001-2010年世界新增风力装机总量如图（1）,2001-2010年世界新增风电装机容量,图1,2011年世界新增风电装机最多的10个国家(/MW),二、现阶段取得的成果,海上风电场塔架地基设计取决于水深、波浪高度和海床类型。,海上风电场最理想水深是230m,如上图所示，地基设计分为适合520m的单桩式、适合210m的重力沉箱式和适合1530m的三脚架式。,2.1海上风电基础和施工,三脚架式基础风力机,漂浮式地基离岸风电场,另一种应用较广的地基设计是漂浮式，挪威建造了世界上第一个漂浮式风电场。这个漂浮式海上风电试验场离岸约30公里，水深220米，安一台Simens 2.3MW风电机组.下图是这台深海风机的示意图。,Simens2.3MW漂浮式风力机相关参数,2.2 海上风电机组市场 丹麦行业咨询机构BTM指出，2009年中国已成为第一大风电装机市场，新增13.75GW。全球风电装机总量预计5年内增至447GW，10年内扩大至1000GW。,典型海上风电场中风力机在径向配置上被连接在一起。径向臂上的风力机数量决定了电缆容量。径向配置是欠可靠的，一条电缆损坏会导致整条线路上风力机无法正常工作。而环形配置解决了这个问题。10台以上机组采用辐射式或者开/闭环网接线。,3.1 海上风电场风力机布局选择,三、海上风电的送出,风电场风力机径向布局图,3.2 海底电缆中电能传输,海上风电场内集成线路：从风机发出690V经升压至2235KV的场内汇流线路。电网传输包括交流输出（AC）和直流输出(DC)两种。如果海上风电场离岸较远，电网有功功率损失较重，不适宜使用交流输出形式而适宜采用高电压直流（HVDC）输出形式。,交流输电：目前所有风电场的电网接口变电站将2236KW电压升至较高压后通过交流电缆将电能输送到岸上。海上风电场电能多兆瓦容量和长距离传输使得交流电功率损耗显著增加，电缆两端均需要无功补偿、且传输容量可能被限制。,交流输电和直流输电的优缺点比较,直流输电：消除交流输电部分缺点，且显著降低对岸上电网故障电流。海洋中HVDC电缆是一项成熟的技术，其两端需要AC-DC和DC-AC变换，且电缆两端均需要无功补偿。这使得HVDC电缆投资成本可能为交流电缆的几倍。,四、海上风电出现过的主要问题,4.1风电设备问题 海上特殊环境引起的风电机组故障，令机组成批拆卸返厂修理。各式风机返修情况如下：,4.2 对生态环境的影响,A）对周围旅游业和当地居民视觉感受的影响B）对当地生态系统的影响C）风机噪音、电磁波对当地原住民生活的影响,五、海上风电场并网的影响,海上风电场一般容量大，并网会给岸边电力系统造成很大影响。岸上电力系统短路容量大小直接影响海上风电场并网对当地系统的干扰。风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性导致风电机组的输出功率的波动,可能影响电网的电能质量,引起电压波动与闪变、谐波污染、无功过量等。,六、中国风电发展,6.1风能资源评估 中国气象局风能太阳能资源评估中心2011年12月公布全国风能资源详查和评价工作成果。以高度50m，风功率密度大于 潜在开发量为例：陆上 23.8 亿千瓦 海上（水深25m）2 亿千瓦,我国发电结构规划发展图,现状：风电场建设基本在陆上进行。陆上工程采用的成熟技术经适应性调整均可运用到某些海上工程。继续发展的瓶颈：有关电网和其他配套设施建设滞后。,6.2 我国风力发展现状,未来30年内将会大力发展海上风力发电。中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站，这些发电站可能建在巨大的浮体上，也可能深入水下120英尺建在大陆架上。,6.3未来中国海上风力发电的大力发展,七、我国海上风电规划,7.1 海上风电场建设区域：潮间带和潮下带滩涂风电场：多年平均大潮高潮线以下至理论最低潮位以下5m水深内的海域。近海风电场：理论最低潮位以下5m 50m水深内的海域，含无人岛屿及海礁。深海风电场：理论最低潮位以下50m水深的海域，含无人岛屿及海礁。,海上风电规划：分析风能资源、建设条件及各种制约因素，初步确定风电场场址，范围及装机规模，估算相应海域装机容量；合理安排未来该地区下一期工程规划。海上风电输电规划：分析相应地区电网现状和规划，进行电力电量销纳研究。对海上风电进行输电网架规划设计，做出接入电力系统方案。,7.2规划内容,项目预可行性研究：优化选定若干个具备装机1000MW以上的海上风电场址，提出分期建设方案，开展风能资源和海洋水文的观测，海底地质勘查和地形图测量等。从安全、稳定、经济、生态环境等等进行可行性评估。,千万千瓦级风电基地规划,甘肃酒泉,吉林西部,江苏沿海,河北,新疆哈密,蒙东,蒙西,八、海上风电的挑战 1）海上风力资源（评估）2）海上风电设备（风机、海上变电站等）3）海上风电工程施工（设备运输、安装）4）海上风电场电力送出（远距离交、直流输电）5）海上风电场运行维护 6）恶劣海况、自然灾害（我国北方冬季浮冰、南方夏季台风）,台风对风机影响,
