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2022年我国海上风电用海缆市场趋势:超高压交流、柔直方案性价比凸显

发布时间:2022-09-06  来源:立鼎产业研究网  点击量: 3540 

目前海上风电场内使用的海缆可以分为阵列海缆以及送出海缆。当前海上风电项目用海缆主要包括风力发电机连接用海缆(阵列海缆,也称集电海缆)及风机并网使用的海缆(送出海缆,也称主海缆),目前以 35kV 阵列海缆+220kV 送出海缆组合为主。

——阵列海缆方面,35kV交流集电方案是海上风电的常规选择;但是,基于海风项目平价的需求以及近海资源已大规模开发等问题,单个机组大型化、项目远海化已经成为趋势,有望朝66kV交流海缆发展。由于35kV海缆热极限和通流能力的限制,单机容量的增大使得单根阵列海缆上可连接的风机数目随之减少,仍采用35kV交流集电方案将使得电缆投资及相应工程费用和难度随之增大。以35kV400mm2截面的电缆为例,考虑其热极限及通流限制,通常允许传输的最大有功功率约为27MW,即最多可以连接46MW风电机组,或38MW风电机组。而同样截面的66kV海缆允许传输的有效功率为50MW,可以连接86MW机组和68MW机组。66kV集电系统电缆数目减少,电缆投资和相应的电缆铺设工程费用下降。

35kV集电线路路径


资料来源:CNKI

60kV集电线路路径


资料来源:CNKI

——送出海缆方面,近海风电场采取高压交流输电的送出方式,风电机组产生的交流电通过阵列海缆汇至110kV220kV的海上升压站后,再通过220kV高压交流海缆连接至陆上集控中心。

1)随着单个风电场规模的扩大,以及连片开发的需求提升,出于经济性考虑,部分海风项目考虑使用330kV或或500kV的高压交流海缆进行电力送出。的高压交流海缆进行电力送出。目前主流的送出海缆电压等级为220kV,一般采用单回三芯结构,输电能力18~35万千瓦;随着单个风电场规模的增加,可以使用更高电压等级的交流送出海缆。以1GW海风项目为例,如果使用220kV3×1000mm2的送出海缆,单根三芯220kV海缆容量为280~300MW,则1GW海风项目需采用至少4回路;如果使用500kV、单芯1800mm2的送出海缆,1GW海风项目采用1回路即可。

不同电压等级、不同截面交流海缆输送容量


资料来源:CNKI

我国广东省部分大规模海风项目已采用330550kV高压交流海缆。20223月,东方电缆中标粤电阳江青洲一、二海上风电场项目500kV海缆及敷设工程,该项目为双回路设计,单回长度为60km,是继东方电缆2018年至2019年间为国家电网舟山500kV联网输变电工程提供两回路大长度500kV单芯海底电缆(含软接头)项目后,在超高压海洋输电领域的再次创新。该合同中标金额为17亿元,传输容量达1000MW,计算下来500kV三芯交流海缆单价为1417万元/km。除此之外,三峡阳江青洲六海上风电项目(1GW)将配套建设3330kV交流送出海缆,导体面积3×800mm2;中广核帆石一海上风电项目(1GW)、二项目(1GW)将采用500kV交流送出海缆。

2)远海化之下,柔性直流有望成为主流趋势。交流输电方式多适用于海上风电小规模、近距离输送,但是长距离之下输送电缆的电容效率明显,且无功电压补偿控制难度较大。而柔性直流的优点包括长距离输送容量更大、输电线路数量更少、海域资源占用较少、汇集输送具备灵活和可扩展性。因此,大规模、远距离输送的海上风电项目,更适用使用柔性直流输电方式。经济性角度,根据《海上风电场输电方式研究》测算,以1GW、输送距离60km的海风项目为例,使用交流输送方案的工程造价为38.3亿元,同等条件下直流输送方案的工程造价为40.4亿元,交流方案性价比更高;当输送距离提升到100km时,交流方案的工程造价提升至62.1亿元,而直流方案的工程造价则提升较少,仅提升至48.8亿元,相比交流方案可节省21.4%的成本。

从我国建设柔直送出工程的经验来看,20197月国内启动多个海上风电柔性直流输电项目,包括如东海上风电柔性直流输电示范项目(包括如东H6、如东H8、如东H10项目,合计1.1GW,中国首个海上风电柔性直流送出项目)、射阳海上风电场柔性直流输电项目。目前如东项目已并网装机,据中天科技20199月公告,公司成功中标三峡新能源江苏如东800MWH6H10)海上风电项目直流电缆采购及敷设项目,为该项目提供±400kV直流海缆/陆缆、附件及施工,中标金额为15.11亿元。根据如东H6项目环评报告,该项目使用的是单回单芯2000mm2、电压等级±400kV、电流1375A、容量1100MVA的直流海缆,单根总长98km,折算后单价约1542万元/km。此外,广东阳江青洲五、青洲七项目拟采用柔性直流输电技术,采用单回±500kV直流海缆输送到陆上集控中心。

如东海上风电柔直输电项目送出方案


资料来源:CNKI


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