东海大桥100mw海上风电场电气系统设计

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1、第33卷第1期2012年2月电力与能源49东海大桥100MW海上风电场电气系统的设计张哲(上海勘测设计研究院，上海200434)摘要：海上风电场的电力输送技术难度大、成本高，建设成本取决于系统的容量、输电的方式和距离等因素。介绍了东海大桥海上风电场的入网方式、集电线路布局、海底电缆选择、海缆敷设方式以及海缆的运行监测系统。通过场内电气系统多种设计方案的分析与比较，集电线路采用普通链形连接，将34台风机箱变分成4组，按每组8台或9台风机箱变组合成一个联合单元，联合单元内风机之间以及联合单元首端风机，采用3

2、5kV海底光电复合电缆连接，4回主海缆回路则通过非开挖顶管技术穿越芦潮港海堤接入陆上110kV升压变电站。该方案经济性好，投资成本低。关键词：东海大桥；海上风电；场内电气系统；海缆输电系统中图分类号：TM614文献标志码：B文章编号：2095—1256(20i2)01—0049—03DesignoftheElectricalSystemsforDonghaiGreatBridge100MW0ffshoreWindFarm．ZhangZhe(ShanghaiInvestigation，Design&Res

3、earchInstitute，Shanghai200434，China)海上风电场内部电气系统设计的科学性和合传输并网方式虽然传输距离和传输容量受限制，理性，关系到整个风电场建成后运行的稳定性、经但是结构简单、成本低，比较适合中小容量、近距济性和可靠性。海上风电场的风电机组按一定规离的海上风电场并网。东海大桥100Mw海上律排布形成若干独立的组，通过优化风电场的集风电示范项目在东海大桥以东1km外海域，布电线路分组布局，可在确保风电场安全运行的前置5排共34台单机容量为3MW的离岸型风力提下，使得设备投

4、资和运行成本最小。海上风电发电机组，场址海域最北端风机距南汇嘴岸线约场需要铺设长距离的海底电缆输送系统，电能输8km，最南端风机距岸线约13km。根据风电场送的经济性和可靠性以及电缆维护运行的方便装机规模及离岸距离，采用交流电缆的输电方式性，也是海上风电场内部电气系统设计的主要目接入电网较为合适。标。本文将结合东海大桥海上风电场建设的实按照大型风电场的设计经验，场内集电线路践，介绍风电场的电网接入方式、场内集电线路设电压等级一般采用35kV，风电机组的发电输出，计、海底电缆选择、海缆敷设方式以及海缆的运

5、行采用一机一变的方式先升压至35kV后再接入监测系统等。升压变电站。升压变电站可以建在陆上，也可以建在海上。采用海上升压平台虽然电能损耗较l电网接入方式选择小，海缆占据的海域使用面积也较小，但是在设海上风电输电系统的建设成本取决于系统的计、施工、运行及维护方面可以借鉴的经验较少，容量、输电的方式和距离以及其他一些因素。风建设的技术风险较大，而且电气设备投资多、升压电场接入电网可以采用交流输送方式，也可以采平台的基础费用高、施工时间长，高电压大截面等用直流输送方式，应当根据风电场的建设规模与级的海缆投资费

6、用较高，特别是设备的运行环境离岸距离等具体情况，通过经济性和技术性的综恶劣、防腐要求高，电气设备的运行及维护比较困合比较后确定。高压直流(HVDC)传输并网方式难。而陆上升压变电站可以常规布置，虽然陆上不受传输距离限制，但换流站的投资成本较高，比升压变电站的中压海缆回数较多、电能损耗较大，较适合于较远距离大型海上风电场并网_1]。交流还要占据较大的海域，但是设计、施工、运行的技50张哲：东海大桥100Mw海上风电场电气系统的设计术成熟，特别是设备户内布置受环境的影响较小，的方案比较合理，经济性最优。联合

7、单元内风机运行及维护比较方便，而且采用常规设备投资低。之间以及联合单元首端风机到陆上llOkV升压与海上升压平台较高的投资相比，东海大桥海上变电站之间，采用35kV光电复合电缆线路连风电场的场内升压变电站建在引桥东侧的海堤接。场内4回主海缆回路通过顶管穿越芦潮港海内，电能损耗引起的成本增加并不多，经济上更为堤连接到陆上110kV变电站。合理。3海缆选型及敷设2场内集电线路设计3．1海缆选型根据国外海上风电场的建设经验，海上风电35kV交联聚乙烯海底电缆为铜导体三心交场的建设成本主要包括风电机组及其基础投

8、资，联聚乙烯绝缘分相铅护套粗钢丝铠装海底光电复以及由中高压海底电缆构成的场内集电线路等项合电缆，采用水下直埋方式敷设。海底电缆包含目的投资。因此场内集电线路的合理布局，对于电力电缆和光纤通信电缆两部分，3根电缆的缆降低风电场建设成本非常重要。目前，海上风电心和2根16心的光纤通信电缆采用行星式机械场内部集电线路布局方式分为链形、环形和星形组合成缆，铠装的垫层为聚丙烯绳及纺织带；垫层等形式]。其中链形布局结构简单，投资成本较外采用具有防腐功能