2024海上风电大会：深远海风电技术发展探讨

深远海风电技术发展探讨•当前深远海项目固定式支撑结构开发成本在2~2.5万元/kW，漂浮式3~4万元/kW，难以满足平价开发要求。深远海固定式深远海固定式深远海漂浮式深远海漂浮式22一、大容量高性能机组研发--运达股份（S.Z.300772）-•根据项目造价、资源条件、产业制造能力综合判断，25MW级是目前深远海风电发展的主力机型。•当前已下线的最大机组容量已达到16~20MW级，以半直驱、双馈路线居多。•双馈发电作为风电技术的主流技术路线之一，9~10MW机型已完成产业化批量生产，16~20MW级已处于生产阶段。海上机组大型化趋势44--运达股份（S.Z.300772）-一、机组大型化|传动系统关键技术•半直驱传动系统高度集成化，设计时需与齿轮箱、发电机进行联合设计，并基于机械、电磁、热场进行多物理场耦合分析，重点在于齿轮箱的可靠性设计。•双馈发电系统在大型化的发展中主要面临高转速发电机的转子结构裕度不足、大载荷高转速轴承选型难度增大、转子电流增大等难点，在产品设计时需关注强度疲劳仿真校核、轴承可靠性和大电流的高速滑环可靠性。55--运达股份（S.Z.300772）-一、机组大型化|叶片关键技术••海上机组叶片设计方面需关注气弹稳定性和颤震抑制，从设计、仿真、监控三个维度提升长柔叶片设计安全；•生产质量控制方面需优化铺层及灌注、合模、预制叶根及预制UD等关键工艺，保证粘接质量；•测试资源方面，当前我国已投用的检测基地能够开展150m级的全尺寸叶片检测，同时在建有180m级的测试基地。台基地（在建）:台基地（在建）:66--运达股份（S.Z.300772）-一、机组大型化|电气系统技术••对于采用16MW机组，500MW的典型场址，66kV系统方案相较35kV方案可降低集电线路投资10~15%。深远海项目单机容量提升，项目规模更大，66kV方案的经济性将进一步凸显，110kV正在开发测试。•电气系统上置是深远海大型机组的主流方案，需针对连接可靠性、防火和自动消防、免主吊更换进行专项设计，并加强振动仿真分析。6666kV77二、支撑结构一体化设计--运达股份（S.Z.300772）-•常规设计：风电机组（含塔架）独立设计、基础支撑结构独立设计，多轮迭代局部寻优；•LAC+X的一体化设计：风电整机与支撑结构一体化设计从全局最优出发，在设计载荷、安全裕度等方面考虑更为合理，支撑结构整体工程量可下降约10%。分离式设计LAC影响成本占比：28%一体化设计LAC+X影响成本占比：52%L：风浪载荷A：气动C：控制X：支撑结构浙江某项目9MW机组支撑结构工程量降10.6%降10.6%基础工程量塔筒工程量99--运达股份（S.Z.300772）-二、支撑结构一体化|单桩一体化关键技术•单桩浪致疲劳载荷：深水超大直径单桩“结构更柔”，支撑结构结构频率与波浪频率存在交集，浪致疲劳是支撑结构设计的瓶颈。•整机控制加阻：整机策略能够有效抑制运动响应、降低设计疲劳，是单桩基础支撑结构整体设计的关键技术。控制加阻策略应用验证控制加阻策略设计单桩频率和波浪频率相交控制加阻策略应用验证控制加阻策略设计单桩频率和波浪频率相交--运达股份（S.Z.300772）-二、支撑结构一体化|导管架一体化关键技术•海上导管架与陆上桁架式塔架空间结构、受力特性类似，该结构抗弯能力强，抗扭能力弱。LL/H导管架构型设计H陆上桁架式塔架•新型导管架设计：通过整机风轮桨叶角度的控制，降低扭转力矩，实现载荷优化约5%，同步开展导管架结构优化，研究预应力导管架、PHCLL/H导管架构型设计H陆上桁架式塔架陆上桁架式一体化陆上桁架式一体化--运达股份（S.Z.300772）-二、支撑结构一体化|漂浮式一体化关键技术•静衡准设计：漂浮式基础目前采用传统海工油气设计衡准，但漂浮式基础与海工油气平台的载荷-运动特性、安全设计等级不同。传统设计衡准无法考虑漂浮式机组运动效应与控制特性影响，导致稳性设计偏保守。传统衡准动稳性•动衡准设计：采用实时动态倾覆力矩和恢复力矩的动稳性衡准设计，单兆瓦浮体重量下降10%。传统衡准动稳性漂浮式稳性衡准漂浮式机组一体化设计三、新型深远海输配电方案--运达股份（S.Z.300772）-三、深远海输配电技术|构网型机组助力深远海风电发展•深远海风电离岸距离远，存在电网弱化，同步支撑能力弱，高频谐振等问题，批量脱网风险持续增高；•同时，深远海台风瞬时极限风速对机组的生存提出严峻考验，也是深远海项目可不回避的设计难题；•“一机一储”风储融合构网型风电机组，具备电网同步支撑能力、黑启动、主动阻尼等功能，自主构建并维持局部电网电压稳定，同时可作为后备电源，满足抗台需求，助力未来深远海风电消纳及送出。深远海电网弱化面临严峻挑战全球首例一机一储-国电象山9MW--运达股份（S.Z.300772）-三、深远海输配电技术|柔直、新型输电趋势和关键技术220kv工频交流220kv工频交流o2019330kv550kv工频交流20232025江苏如东海上风电项目（1000MW）大陈岛20Hz陆地-海岛互联示范项目•随着海上风电的容量、规模发展，传统工频接入由110kV进入220kV、330kV、500kV电压等级逐步提高；•随着深远海风电资源开发，逐渐成熟的柔直输电技术，将成为深远海输配电主要输电方案；•分频/低频/中频等创新输电技术示范项目不断涌现，为特定容量和传输距离项目提供重要的支撑和补充。出关键部件：换流装置；直流耗能装置；GIS；关键技术：低频控制与保护技术；低频并网技术；--运达股份（S.Z.300772）-三、深远海输配电技术|离网场景下的综合能源系统设计••离网能源管理系统：综合考虑风电、光伏、储能、制氢电解槽负荷特性，实现综合调度，实现最优设计目标；•离网风机设计：有别于并网项目对风机的设计要求，运达率先实现了25MW级纯离网制氢项目批量运行；•海上风电+X应用场景：融合模式促进就地消纳、打造综合能源供给系统，在未来深远海应用场景至关重要。离网综合能源管理系统关键技术•跟网型与构网型机组集群协同控制技术