隨著能源的巨大消耗和環(huán)境的嚴(yán)重污染，風(fēng)能成為世界各國(guó)普遍重視的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為一種新興的重要發(fā)電形式。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成熟和完善使得海上風(fēng)力發(fā)電已逐步成為風(fēng)電發(fā)展的新領(lǐng)域。在我國(guó)，相對(duì)于陸地風(fēng)能，海上風(fēng)能有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此海上風(fēng)力發(fā)電將會(huì)成為我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

技術(shù)背景

風(fēng)能屬于不穩(wěn)定能源，受風(fēng)速的影響很大，而且風(fēng)電場(chǎng)的出力大小也是變化的，取決于風(fēng)速的大小，特別是存在高峰負(fù)荷時(shí)期風(fēng)電場(chǎng)可能處理很小，而非高峰負(fù)荷時(shí)期風(fēng)電場(chǎng)可能處理很大的問(wèn)題，所以風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)后將對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。所以風(fēng)電電網(wǎng)接入的方式顯得尤其重要。

電網(wǎng)必須提供足夠的手段保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)對(duì)大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行性能指標(biāo)提出要求。海上風(fēng)電場(chǎng)一般分布在遠(yuǎn)離海岸線的區(qū)域，呈現(xiàn)多個(gè)風(fēng)電機(jī)組集中分布和并列運(yùn)行的特點(diǎn)，每個(gè)風(fēng)電機(jī)組都類似于一個(gè)小型的發(fā)電廠，其對(duì)電網(wǎng)的影響因各機(jī)組本身性能的差別而不同。

綜合而言，大型海上風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)需要考慮的因素有：

風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性影響;

風(fēng)電接入后對(duì)系統(tǒng)無(wú)功電壓影響;

風(fēng)電接入后對(duì)電能質(zhì)量的影響;

風(fēng)電接入后對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響。

風(fēng)電電網(wǎng)接入技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)電網(wǎng)的接入模式是一點(diǎn)接入、多點(diǎn)使用，即一般的電網(wǎng)的功率源是唯一的，滿足附近所有的用電用戶使用。但隨著分布式風(fēng)力發(fā)電的興起，電網(wǎng)中的功率由一點(diǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)，并且分布在不同的地理位置，這就導(dǎo)致了電網(wǎng)的運(yùn)行模式變?yōu)槎帱c(diǎn)接入、多點(diǎn)使用，每個(gè)功率源的潮流方向都不是固定的，也就是說(shuō)，可能由風(fēng)電場(chǎng)向電網(wǎng)中發(fā)出功率，也可能從電網(wǎng)中吸收功率，這對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)接入技術(shù)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

目前，考慮到眾多因素，海上風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)接入技術(shù)主要有交流接入技術(shù)和直流接入技術(shù)兩種方法，交流輸電和直流輸電構(gòu)成海上風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)接入系統(tǒng)。

高壓交流輸電接入

對(duì)于海上風(fēng)電場(chǎng)的高壓交流輸電接入方式，海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電傳輸?shù)胶Ｉ巷L(fēng)電場(chǎng)的交流集結(jié)系統(tǒng)的交流母線上，集結(jié)后經(jīng)變壓器升壓，由交流海底電纜接入陸上主電網(wǎng)。由于交流電纜線上的充電電容很大，發(fā)出無(wú)功功率，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)的出口電壓變高，所以在接入電網(wǎng)前必須裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，當(dāng)海上風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置吸收無(wú)功，當(dāng)海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生故障時(shí)，需要它向海上風(fēng)電場(chǎng)提供無(wú)功支持。

該接入方式最大的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在實(shí)際工程中一般用于傳輸容量小，傳輸距離短的風(fēng)電接入系統(tǒng)。

高壓直流輸電接入

由于目前發(fā)電廠發(fā)出的電和用戶的負(fù)荷用電大部分都是交流供電，如果要采用直流輸電，就需要加裝換流站，把交流電變換為直流電輸送出去。簡(jiǎn)單的兩端高壓直流輸電系統(tǒng)主要分為兩個(gè)換流站和直流輸電電纜線路。直流輸電系統(tǒng)可以通過(guò)控制直流電壓和直流電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸功率的控制，同時(shí)可以通過(guò)改變直流的極性來(lái)使得潮流反轉(zhuǎn)，便于兩段電網(wǎng)的互聯(lián)。

研究發(fā)現(xiàn)，海上風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)輕型直流輸電接入電網(wǎng)，可以使得電網(wǎng)的系統(tǒng)損耗降低、電壓穩(wěn)定性提高、電能質(zhì)量顯著提升，海上風(fēng)電場(chǎng)的穿透功率和無(wú)功環(huán)境也將得到明顯改善。