用于海上风电的DRU-MMC混合换流器控制策略和容量选取

在众多海上风电送出方案中,基于二极管整流单元(DRU)和模块化多电平换流器(MMC)并联的方案具有显著的经济效益,受到了广泛关注。相比于纯柔性直流送出方案,DRU-MMC并联送出方案的海上换流平台具有更小的体积、重量和成本。在此方案中,DRU传输绝大部分功率,小容量MMC则提供风机启动所需功率、电压和频率支撑以及补偿由DRU引入的谐波电流。针对DRU-MMC并联送出拓扑,提出有功功率分配策略和谐波补偿策略,使功率在DRU和MMC之间合理分配。在MMC主要功能实现的前提下,分析了MMC最小容量的选取。从投资和运营两个方面,对比了MMC和DRU-MMC并联两种送出方案海上换流平台的成本差异。最后,在PSCAD/EMTDC平台上进行了仿真,验证了所述策略的有效性。

近海低碳能源电力产业技术及成本的现状与挑战Ⅱ:挑战与趋势

近海低碳能源技术有着广阔的发展前景,有望在未来为人类提供更多的清洁电力,需要对其产业发展现状、问题挑战和发展趋势进行深入讨论与分析。本篇为讨论与分析的第二部分:挑战与趋势,将主要针对近海低碳能源技术中面临的挑战进行分析,主要包括大型化发展中的技术创新问题、开发成本高昂、安装及运维的可靠性问题、海洋环境影响等。为了应对这些问题的挑战,未来低碳能源电力技术需要在技术多元化、产业综合化、区域深远化、体系智能化等4个方面开展研究,加强科研创新、政策支持、市场推广、国际合作等方面的工作,实现电力能源的清洁利用和海洋生态环境可持续发展。

潮流作用下海上风电群桩基础局部冲刷与防护试验研究

海上风电基础局部冲刷会影响风电结构的稳定,对海上风电的安全运行至关重要。以四腿群桩导管架基础为研究对象,对潮流条件下基础局部冲刷开展试验研究。试验结果表明:0°水流条件下,最大冲刷深度为1.05倍桩径;45°水流条件下,最大冲刷深度为0.97倍桩径。并探索了新型蜂巢结构在群桩基础防冲刷中的应用,设计了蜂巢格室防护方案,发现在蜂巢防护情况下,两个流向作用于四腿群桩基础时最大冲刷深度仅为无防护情况下的27.3%和25.9%,表明蜂巢格室在海上风电基础的冲刷防护方面具有良好效果,在实际工程中具有较大的应用潜力。

近海低碳能源电力产业技术及成本的现状与挑战Ⅰ:现状分析

近海低碳能源是指利用海洋资源,如风能、太阳能、波浪能、潮流能等来生产清洁电力的技术。近海低碳能源技术具有可再生性、环境友好性、经济效益性等优点,是未来海洋经济发展的重要方向。近海低碳能源技术目前还面临着一些问题,主要包括技术成熟度不高、开发成本较高、运维困难、海洋环境影响等。本文以海上风电、海上光伏、波浪能发电、潮流能发电等为主要分析对象,就其发展现状、面临的问题与挑战、未来发展方向进行详细讨论。本篇为第1部分:现状分析,将对海上固定式和漂浮式风电、海上桩基式和漂浮式光伏、多种波浪能发电装备、潮流能发电装备等,分别从技术发展现状、成本管理、规模效应等角度进行综述和讨论,以期为海上低碳电力能源的发展提供参考。

近海可再生能源发电研究综述与展望

综述国内外近海可再生能源发电的研究进展,指出现有以单一的近海可再生能源为对象的开发利用中存在能源利用率低、装置可靠性差等缺点。在此基础上,提出融合近海风电、波浪能发电和潮流能发电,研究近海可再生能源综合发电的新思路。在综合发电系统的构建、系统建模以及含近海可再生能源综合发电场电网的网源协调控制等方面开展研究,并讨论了具体研究方案和技术路线。

近海可再生能源综合发电系统模型对比

介绍融合近海风力发电、波浪能发电以及潮流能发电的近海可再生能源综合发电系统的电气拓扑结构,并以此系统为例,在Matlab/Simulink平台下分别搭建了其详细模型和相量模型。在定性分析2种模型的区别之后,分别在风速变化时以及电网扰动故障下,对详细模型和相量模型进行了仿真对比。时域仿真结果显示,详细模型和相量模型的稳态、动态响应趋势均基本一致;详细模型仿真计算耗时长,且仿真曲线中包含高频分量;相量模型仿真计算耗时短,仿真曲线相对平滑。

海上风力潮流联合发电系统的容量配置研究

针对海上可再生能源的有效利用问题,对新型海上风力潮流联合发电系统进行了研究。定性分析了海上风电与潮流发电在时间、空间上的互补性,简要分析了二者共用桩柱式基础平台的优势。分析了海上风力潮流联合发电系统的拓扑,建立了系统的仿真模型,介绍了系统的主要评价指标。以舟山龟山水道为例,利用HOMER软件对风力潮流联合发电系统进行了容量配置的寻优。研究结果表明:在满足所设定的约束条件时,风力潮流联合发电系统具有更好的经济性;灵敏度分析结果表明了风力、潮流独立发电与风力潮流联合发电系统的适用情况。

半潜式风流联合发电装置水动力性能分析

文章基于半潜式风流联合发电装置,以频域势流理论为基础,研究风流联合发电装置的频域水动力性能,得到了漂浮式载体在规则波中的运动响应RAO和水动力系数;根据载体频域分析结果、水轮机CFD数值模拟结果及风力机载荷特性确定装置的风、浪、流等载荷,利用Fortran编程对AQWA进行二次开发,计入附加的定常力及非定常力,并以此计算极限工况(破损自存工况)下,不规则波中的系统运动响应和系泊线张力。计算结果表明,该半潜式风流联合发电装置在极限工况下具有良好的水动力性能,设计安全可靠。

基于电流源换流器的混合型海上风电直流输电系统

基于二极管整流器(DR)的海上风电并网方案能大幅降低投资成本,但其控制和启动问题难以解决。主动换相型电流源换流器(CSC)具有较高的功率密度和较强的控制性能,但成本相对较高。文中提出一种基于DR与辅助CSC混合级联的海上风电直流输电并网系统,既能实现海上平台轻型化,又能解决DR的控制和启动问题。首先,对拓扑结构和数学模型进行分析;然后,提出海上风电并网系统的稳态控制策略和黑启动控制策略,并基于PSCAD/EMTDC进行仿真验证;最后,对所提方案进行经济性分析。结果表明,混合级联型海上风电并网系统能平稳完成风电场黑启动,具有良好的稳态特性,并能适应风电出力的波动。