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OGF-B-036·B 级报告·新能源与能源转型

海上风电怎么把电送回岸上

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BOG-F新能源与能源转型风电油气与新能源
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海上风电发的电,是怎么一路送回岸上的?

风机在几十公里外的海面上转得欢,可发出来的电,用户在陆地上。这中间隔着一整片海——电又不会游泳,它到底是怎么翻过这几十公里海底、稳稳送回岸上并进电网的?很多人以为"不就是拉根电缆嘛",其实从风机脚下到陆地电网,中间要过好几道关口,每一道都藏着门道。今天就把这条海上送电链路从头到尾捋一遍——海上风电发的电,究竟是怎么回岸的。

第一关:先把电"攒到一块儿"

海上风电场不是一台风机,而是几十上百台散布在海里的机组。每台风机自己发的电,先在塔筒里由机组升压变压器抬一手(升到 35 千伏或如今更主流的 66 千伏),再用一根根阵列海缆(集电海缆)像串葡萄一样把邻近的风机一串串接起来,把电汇到一处。这一步叫场内汇集——先化零为整,把满场分散的电攒成几股大电流,才好往下送。方向记牢了:从场内往岸上走,是先汇集、再送出,绝不会反过来。

第二关:上"海上升压站",把电压抬高

电攒到一块儿,还不能直接往岸上冲。因为送得远,电流一大、损耗就吃人——这时候就得请出立在海中央的那座海上升压站。它干的活很朴素:把汇过来的电压再往上抬一大截(比如抬到 220 千伏乃至 500 千伏)。为什么非抬不可?同样一份功率,电压升高、电流就随之减小,而线路发热损耗跟电流的平方成正比——升压,本质就是给长途送电"减损"。这座海上升压站,就是整条送电链路的"中转泵站"。

OGF-B-036 封面

第三关:送出海缆,横穿海底上岸

升好压,才轮到那根真正"跨海"的主角——送出海缆。它从海上升压站出发,埋在海床下,一路穿过几十公里海底把电送到岸边,接进陆上集控中心(陆上升压站/开关站),最后并入陆地大电网。这根送出海缆金贵得很:制造工艺、海底敷设、后期维护,样样比陆上电缆难上几个量级。到这儿,一条完整的链路就串起来了——场内汇集 → 升压 → 送出海缆 → 上岸并网

岔路口:近海走交流,远海改直流

有意思的是,这条链路走到"怎么送出"这一步,会分出两条岔路,全看离岸有多远

近海项目,普遍用高压交流(HVAC)送出。交流这套技术最成熟、最便宜,升压站一升、海缆一送就上岸了。可交流海缆有个躲不掉的毛病:它像根特别长的电容,本身就会"偷偷充电",产生一股容性充电电流。离岸越远、海缆越长,这股充电电流就越大,白白占掉海缆的输送本事、还得额外加无功补偿设备去压。所以交流送出送不了太远——过了一定距离就不划算了

于是远海、大容量的项目,改走柔性直流(VSC-HVDC)这条路。它在海上多搭一座海上换流站,先把交流电"整流"成直流,再用直流送出海缆一路送上岸,到陆上换流站"逆变"回交流、才并进电网。直流海缆没有那股容性充电电流的困扰,送得远、送得多、还能把海上风电和陆上电网的相互干扰隔开——代价是海上得多背一座又大又贵的换流站。一句话:近了用交流省钱,远了用直流才送得出去。

说到底:一条链,四道关

把这条路算到底,海上风电送电回岸,其实就是一根链子上的四道关:风机把电先在场内用阵列海缆汇集起来,上海上升压站抬高电压减损耗,再由送出海缆横穿海底送上岸,最后进陆上集控并网。而"近海交流、远海直流"的选择,说穿了就是被离岸距离和输送容量逼出来的一道工程权衡。看懂了"送"这个字背后的汇集、升压、跨海、并网这一连串环节,也就摸到了海上风电送出工程的门道所在。

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