海上升压站上部组块运输及吊装全过程监测研究

为研究海上升压站上部组块在海上运输及吊装全过程的倾斜和振动情况,在上部组块一层主立柱安装4台双向倾角仪和4台三向加速度计,并从传感器硬件、数据采集终端、供电系统、监控平台进行监测系统设计,实现了上部组块在运输及吊装全过程的倾斜姿态和振动加速度的实时监测,可为类似上部组块运输和吊装提供较好的借鉴。

针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案

海上风电场汇集线路发生单相接地故障时,线路两侧短路电流分别由风电机组换流器和柔直换流器提供,由于正序、负序与零序网络串联,在传统大电网存在场景下不受控制影响的零序电流也将像正序和负序电流一样呈现幅值受限、相位受控特性,柔直侧距离保护无法正确识别单相接地故障。该文建立海上风电场汇集线路单相接地故障时的复合序网,分析汇集线路两侧故障特性,在不借助线路双端通信的前提下,利用柔直侧负序和零序电流准确求取风机侧零序电流。基于此,构建关于故障距离的方程,提出柔直侧新型距离保护方案,解决了双端均为逆变型电源的线路中零序电流受控导致距离保护性能下降的问题。此外,所提保护方案受风电场无功支撑策略、过渡电阻大小及性质影响小。测试结果表明,该保护方案可以准确识别海上风电场汇集线路区内外单相接地故障。

基于5G技术的海上风电通信系统研究

[目的]海上风电项目众多设备位于海洋之上,交通不便导致运维检修难度大。海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要。针对通信系统的特殊需求,文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案。[方法]首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站,再将5G一体化小基站和PTN网关融为一体,通过宽带PTN接入,实现快速、便捷的5G信号覆盖,并采用特定带宽的5G网络,提高通信系统的安全性。[结果]基于PTN+一体化小基站方式的5G通信系统建成后,实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输。此系统可以帮助规划梳理各风机子系统,实现风机内部全方位信号覆盖,并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心,解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题。[结论]研究的5G通信系统改善了海上风电通信,并利用特定带宽和新兴技术,实现了海上风电场的通信及时性和可靠性,提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率,符合海上风电项目海上设备的通信需求,有望在工程中应用推广。

2 GW海上风电对称单极与对称双极柔直送出方案技术经济性对比

现阶段海上大容量风电接入电网通常采用柔性直流输电技术,目前已投运的海上直流工程均采用对称单极接线方案。对称双极方案虽然初期投资高,但其高可靠性可以提高运行阶段的发电盈利。基于2 GW海上风电柔性直流送出规模,开展了对称单极和对称双极系统的设计对比,提出了两种接线拓扑对应的海上换流站平台布置及结构设计方案,并对两种方案的初期建设投资及全寿命周期盈利进行了计算。结果表明对称单极方案较对称双极方案在全生命周期经济性上具有优势。

海上换流站无线通信系统设计

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站无线通信系统设计方案。[方法]通过分析海上无线通信技术的特点以及目前的应用情况,结合海上换流站在设备运行、厂站警戒、人员活动等方面的需求,提出海上换流站无线通信系统的配置方案。[结果]通过NAVTEX系统,实现了接收天气和安全信息的需求。通过雷达光电系统和VHF对船通信系统,实现了船舶入侵驱离的需求。通过UHF集群对讲系统、WiFi和移动通信系统,实现了人员日常通信的需求。通过救生艇应急通信系统、微波通信系统和卫星通信系统,实现了人员紧急避险的需求。[结论]研究的系统实现了海上换流站日常运维过程中基本的通信需求,确保设备和人员的安全,为海上换流站无线通信系统设计提供指导。

海上风电柔性直流技术研究进展与展望

本文概述了全球海上风电发展情况,从政策、规划、资源、技术角度分析了我国海上风电发展的宏观基本面。详细介绍了国内外海上风电柔性直流送出的主流技术路线和技术发展现状。针对几类新型海上风电柔直系统拓扑结构,从技术、经济性方面进行了综合比较分析,并对其工程应用潜力进行了研判。最后提出了我国海上风电柔性直流技术研究与创新发展的战略思考和建议。

海上换流站站用电系统方案研究

[目的]针对海上换流站的特点,提出海上换流站站用电系统设计方案。[方法]通过分析国内外对海上换流站站用电的要求,结合海上风电场的建设情况及实际需求,提出海上换流站站用电系统的设计方案。[结果]首次提出海上换流站设置站外电源的方案,简约化的接线方案可提高设备利用率和站用电的转换效率,并对其控制保护进行分析,验证该接线方案的实用性和可靠性。对比海上升压站低压配电系统的方案,提出了不设置应急段母线及柴油发电机在出口处并接的优化方案,并通过实例分析海上换流站负荷特性,提出了柴油发电机容量、油箱容量、柴油发电机进线断路器选择的方法。[结论]研究的方案在保证站用电可靠性的前提下进行了优化设计,具有较强的实用性和适用性,为海上换流站站用电系统设计提供指导。

海上换流站平台结构设计

由于工艺布置要求,海上换流站平台存在大量大跨度、转换、错层等结构设计难题,如何合理选择结构布置形式是海上换流站设计的关键因素。根据海上换流站平台典型的工艺布置方案,结合方案中对工艺布置、施工安装和运行检修等基本要求,对该平台的结构形式进行优化布置,并对4种典型结构形式方案在极端环境、施工安装、地震等主要工况下进行仿真分析,从技术经济角度对不同方案的优缺点进行对比分析,提出优化设计方案和主要的结构布置建议。

500 kV海上升压站电气一次设备交接试验方法及应用

[目的]文章针对全球首个500 kV海上升压站电气一次设备交接试验的电压施加方法、试验电压标准、试验套管布置方式以及试验项目顺序等多个问题进行了探讨。[方法]基于试验条件和试验要求,对试验电压值与设备的绝缘强度进行了比较和分析。根据GIS和电缆的结构特点,使用GIS和电缆联合试验的方法对电缆施加电压。考虑海上升压站的空间环境和最大绝缘距离,选择在升压站外面布置500 kV GIS耐压试验套管。通过比较500 kV和66 kV配电设备试验项目的试验电压值大小,合理地安排试验项目顺序。[结果]确定了主变中压绕组的耐压试验的电压施加方法、66 kV GIS试验的电压标准,以及电缆和GIS设备的试验项目顺序。在制造基地完成了变压器、电缆和GIS的交接试验。[结论]全球首个500 kV海上升压站电气一次设备的交接试验方法能简化试验准备工作,缩短试验工期,具有一定工程应用价值,可为其他海上升压站项目提供参考。

基于块分解和循环神经网络的海上升压站智能巡检目标时序配准算法

常规海上升压站智能巡检目标时序配准主要依托三角网格表示方法,缺少对图像块能量分布的分析,导致目标配准后离群点的比重较大,配准效果欠佳。为此,提出了基于块分解和循环神经网络的海上升压站智能巡检目标时序配准算法。通过对海上升压站巡检项的分析,采用块分解算法对巡检图像进行分解,检测巡检目标的特征点,并通过提取分解图像块中的高频分量获取图像的能量分布;结合目标特征点的主曲率,计算特征点的标量比例系数,将其与给定阈值相比较,以识别并剔除不稳定极值点;引入循环神经网络求取巡检目标点的质心与特征点之间像元的标准差,由此找出阵列的中心点进行配准。以某实际海上升压站项目为研究背景,对所提方法进行性能验证,结果表明,利用该算法对巡检目标进行时序配准后,得到离群点比重较小,配准效果更好。

基于SLP和遗传算法的海上风机总装车间设施布置优化

以典型海上风机总装车间设施布置为研究对象,介绍车间设施布置理论,并基于系统布置设计(Systematic Layout Planning, SLP)和遗传算法建立海上风机总装车间设施布置数学模型。分析车间工序的物流关系,以最小物流强度为优化目标,对典型海上风机总装车间设施布置设计进行优化。研究结果对离散型制造企业优化车间设施布置和降低生产成本具有一定的借鉴意义。

陆上换流站联接变区域电气设计研究

文章针对陆上换流站换流变区域电气设计进行研究,提出合理的设计方案。在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,针对联接变区域,对不同变压器容量、型式、接线进行对比分析,对联接变配置、联接变及中性点区域接线、启动回路接线等进行比较。随着深远海海上风电大规模开发,政府退出电价补贴,在典型的对称单极接线、±500kV/2000MW的方案上,文章推荐的陆上换流站联接变区域设备选型及接线型式具有经济性优、可靠性高的优点。联接变采用三相变压器,阀侧中性点经电阻器或电阻器和电抗器接地,启动回路设置在联接变阀侧,联接变阀侧分支回路设置断路器,联接变网侧采用3/2断路器接线且联接变分别入串。

离岸式水库泵站结构设计要点

离岸式泵站是水库取水工程中的一种新颖的特殊形式,受水库的复杂地形、环境保护以及施工条件的限制,结构设计中有诸多难点。结合某离岸式水库取水泵站项目,针对泵站场地设计、水上泵房、水上围堰设计以及进场道路等设计要点,从安全性、经济性和可靠性三方面进行多方案比较研究。提出了环保土工格栅式挡土墙、圆形全方位吊车梁、水上PC工法桩结合贝雷架的围堰、填方区预制挡土墙等创新工法,为类似的工程提高参考。

海上漂浮式光伏电站中光伏组件性能影响因素分析及解决策略

阐述了海上漂浮式光伏发电的应用现状,并分析了影响海上漂浮式光伏发电中光伏组件性能的因素,对未来海上漂浮式光伏发电的发展前景和研究方向进行了预测。分析结果显示:盐雾和海水的侵蚀、高紫外线辐射、高湿度等均会导致光伏组件出现腐蚀、老化和性能降低的情况。针对这些问题,需要在光伏组件材料选择、光伏组件检查和维护、先进的监测和控制技术方面加以关注。未来,海洋漂浮式光伏发电技术将面临新材料开发、技术革新和环保型解决方案等方面的研究需求。面对海洋漂浮式光伏发电领域的挑战需要政府、企业和研究机构的合作与创新,以推动其可持续发展。

海上风电直流换流站冷却系统技术研究

海上平台换流阀是海上直流输电工程的核心设备,冷却装置是其重要的辅助设备,对换流阀正常运行起着关键作用。本研究工作提出三循环冷却系统,即淡水循环冷却回路、隔离去离子水循环冷却回路和海水直排冷却回路,通过各种换热设备的优化组合,可提高过程的可靠性、紧凑性和适用性。研究了三循环系统耦合机制,并运用过程建模和计算,实现海上平台换流阀冷却系统优化。该工作为海上直流输电工程的运行提供理论和实践依据,促进我国海上风电工程的高速发展。

海上风电制氢技术及氢能产业发展现状与建议

利用海上风电制氢是未来重要的制氢方式,也是实现“双碳”目标的重要途径。对不同水电解制氢技术的优缺点、海上风电制氢装置的运行方式进行了介绍,从氢气的存储与运输、加氢站、氢能应用领域这3个方面对氢能产业发展现状进行了分析,并对氢能产业发展提出了建议。研究结果显示:1)碱性水电解制氢装置的整体造价低,单台装置的产氢量大,但难以快速启动和调节负荷,适用于输出功率波动较小的集中式风力发电电源。2)PEM水电解制氢装置可以更好地耦合输出功率波动较大的电源,未来其将向大功率、低成本制氢的方向发展,以适应大规模海上风电制氢项目的需求。3)从短期来看,高压气态储氢技术是发展重点;而从长期来看,低温液态储氢技术是未来重要发展方向。氨储氢、甲醇储氢和有机液态储氢等新型化合物储氢技术的发展为氢能存储提供了更多选择。4)目前中国日加注能力在200 kg的加氢站属于示范运营站,未来加氢站有望从500 kg的日加注量起步,大日加注量的加氢站将会成为未来1~2年内建设的主流加氢站。5)目前氢能在化工、交通、天然气掺氢等领域均有应用,且未来发展潜力巨大。

采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案

目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此,提出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先,阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性,DRU承担全部海上风电功率传输任务,整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率,并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标,提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略,其中,整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后,在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真,验证所提出方案的可行性。

海上风电柔直输电系统黑启动研究进展

随着绿色能源的快速发展,海上风电场的规模也越来越大,同时柔性直流也是海上风电场对外传输电能的主要方式.海上风电柔直输电系统在遇日常或故障检修后,需要由换流站等独立完成系统的黑启动.本研究从系统黑启动电源的选择、风电场和换流站的启动方式展开,总结出一种适用于海上风电柔性直流输电系统的黑启动策略,并归纳分析了系统启动过程中注意事项及难点.最后,提出系统黑启动的未来发展方向,为今后海上风电柔直输电系统黑启动的研究和应用提供参考.

大型海上风电结构物运输过程运动响应分析

以某海上风电场升压站上部组块运输安装工程为背景,通过使用MOSES软件建立运输船和所载运上部组块的整体运输模型,对上部组块运输过程进行频域运动响应分析,预报船舶及上部组块各自由度的运动及加速度幅值。并通过传感器采集海上运输过程中监测设备的动态信号数据,获得运输过程中船舶和上部组块的实时状态数据,经过结果比对,前期的计算模拟分析与实际监测数据较为近似,可靠性较高。

海上升压站设计优化研究

[目的]近年来我国投运了大量的海上升压站,积累了丰富的海上升压站建造和运行经验,综合这些经验发现当前海上升压站的设计存在运行模式分析较为简单、重要设备间空调电源为一般负荷、海上升压站“无人值守”设计理念并不符合实际,在环保要求方面考虑不周全等问题,海上升压站设计仍有新的优化空间。[方法]主要分析了近年若干海上风电场在建造和运行阶段出现的经验反馈,对比分析国内外主要海上升压站设计规范。[结果]对海上升压站的运行模式分析、重要设备间暖通空调负荷分级、海上升压站人员值守形式和环保要求方面提出了设计优化建议。[结论]海上升压站的设计优化建议可为后续新的海上升压站设计提供参考。