海上风电场升压站电气设计及其可靠性评估

风力发电作为当前最具商业开发价值的可再生能源之一,经过几十年的发展,技术逐渐成熟,运行经验也日趋丰富。而凭借风速相对稳定的优势,海上风电的发展及商业运营前景更加广阔。然而,海上风电地处海洋环境,与陆上风电相比,日常运行维护任务难度更大,费用更高。因此,在海上风电场中,采用可靠性高的电气设备及系统结构,有助于减少检修频率,降低运行维护费用。目前,海上风电场的可靠性研究逐渐受到各国学者的重视,而海上升压站作为风电场电能传输的关键环节,对其进行可靠性研究意义重大。为此,本文对某海上风电场的升压站进行了电气设计,并基于电气工程可靠性研究的一般方法,结合海上风电场的发电特性,尝试建立一套适用于海上风电场升压站可靠性建模与评估的方法,主要内容如下: 1.在分析海上风电场发电量的主要影响因素的基础上,建立风电场的发电模型,计算其发电指标。基于发电指标,对海上风电场升压站进行电气设计,给出其主接线设计及电气设备选型。 2.针对海上风电场升压站系统,分析站内设备故障特征和故障类型,构建升压站系统及其设备可靠性模型,求解可靠性指标; 3.基于最小路/割集原理,设计了一套海上风电场升压站系统的一阶、二阶故障割集的求解方法,并进行故障割集的可靠性指标计算;再结合海上风电场的发电指标,从供电连续性及充裕性两个不同角度评估升压站系统的可靠性。 4.对一个100MW海上风电场项目升压站的可靠性进行了具体计算、评估。通过对备选主接线方案的比较分析,从可靠性与经济性结合的角度,给出该海上风电场升压站主接线的优选方案。 本文的研究提供了一套较为完整的海上风电场升压站可靠性评估方案,对海上风电场升压站系统的设计与建设具有良好的工程指导意义。 本论文课题来源于广东省绿色能源技术重点实验室项目:广东省科技计划项目(2010A010200004)、广东省教育部产学研结合项目(2009B090300424)。