远海风电两种送出方案的经济性评估黄晓尧 1谢瑞 2裘鹏 3倪晓军 3

（1. 国网浙江省电力有限公司,杭州 310007；

 2. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,杭州 311122； 

3. 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院,杭州 310014 ）

DOI：10.19585/j.zjdl.202207001

摘 要 基于海上风电发展趋于深远海化的现状，针对海上风电送出方式选择问题，从经济性层面对柔性直流和低频交流两种海上风电送出方案做出评估。运用现金流折现的方法，结合装机容量1 000 MW、离岸距离100 km的典型远海风电场景，从工程投资和运维费用等方面开展了研究。结果表明，相较于柔性直流方案，低频交流输电在中远距离海上风电送出场景下具有一定的经济优势。同时，比较了风机采用35 kV和66 kV两种汇集电压的经济性，得出66 kV汇集方案更具经济性的结论。

关键词 远海风电；柔性直流；低频交流；汇集系统；经济性评估

0 引言

海上风电是近年来受到国内外广泛关注的一种新能源形式，在我国新型电力系统构建中扮演着重要角色。从全球范围来看，海上风电场开发呈现出深远海化趋势，其规模也在不断扩大［1-2］。针对不同工程需求选择合适的输电方式是提升海上风电系统经济性的关键。

目前已建海上风电工程均采用工频交流输电系统或者柔性直流输电系统接入陆上主网。文献［3］给出一种海底交直流电缆输电系统经济性比较方法，为海上风电输电方式选择提供依据。工频交流方案无需装设换流站，场站投资小，但交流海缆输电能力受充电电流严重限制［4］，线路投资随输电距离提升而显著增大；直流海缆输电能力理论上不受距离限制，因而一般认为柔性直流方案更适用于远距离、大规模海上风电并网场景。目前，已对采用上述两种常规方案的海上风电送出系统经济性评估方法［5-7］进行了深入研究，并将其应用于工程设计与建设中［8］。

受限于交流海缆充电电流、载流量、线路压降等因素，工频交流送出方案的合理输电距离大约为80 km［9］。如果海上风电场的离岸距离超过80 km，那么可选的输电方案主要有两种：一种是直流输电方案，另一种是低频交流输电方案。低频交流输电通过降低线路运行频率减小电缆容性效应，从而提升交流输电距离，且无需设置海上换流站，不存在空间电荷积累效应，理论上最大可以实现200 km以上远海风电场并网，是一种极具竞争力的海上风电送出方案［10］。文献［9，11］基于经济性分析论证了低频交流输电方案在中远距离海上风电送出场景下的适用性。交交换流器是低频交流输电系统的核心设备，文献［12］展示了分别采用相控式交交变频器和背靠背电压源型换流器的海上风电低频输电工程的投资费用差异；文献［13］对基于模块化多电平矩阵式换流器的低频输电系统投资费用进行了初步估算。

可以看到，经济性是选取输电方式的重要参考依据。因此，本文针对关键设备投资成本和系统运维费用展开分析，对柔性直流方案和低频交流方案的经济性进行详细比较，明确典型场景下这两种送出方案的经济性优劣。

相关热词 : 国网浙江公司 远海风电