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摘要：为了全面提高海上升压站的使用性能，海上风电场逐渐朝着扩大规模、高深度、离岸远的方向发展。文章主要阐述了海上风电场特征，分析了海上风电场电气系统，阐述了海上升压站结构，最后提出了海上升压站运行及维护的相关内容。
关键词：海上风电场;离岸升压站;关键技术
节能减排已经渗透到生产生活的方方面面，海上风电凭借可再生的优势，发展势头日渐迅猛。截至2018年12月份，全球新增海上风电装机超过1520MW。纵观世界各国海上风电的发展，逐渐向高容量、远距离不断扩大。大规模远距离的海上风电场在运作过程中需要较大的风电机组，还要满足长距离电能传输的基本需求。由于海上环境较为恶劣，电气设备需要配备专门的防护措施，考虑到海上条件的特殊性，需要借助专门的设备和工具维护。为了在一定范围内，确保海上风电场能够进行可靠的并网运作，需要对海上风电场的电气系统提出针对性的解决要求。我国海上升压站在建设过程中，仍然处于初始阶段。在2016年12月底，我国已经建成了四个海上升压站。本文主要讨论海上风电场离岸升压站的关键技术，对海上风电场电气系统连接进行分析对比，为进一步推动海上风电场离岸升压站建设，注入新鲜活力。
一、海上风电场特征
海上风电场，它和区域地理位置发电形式有着密切的联系，电气系统在运作过程中，它和传统电厂是不同的，在进行海上风电场电气系统规划时，要考虑到大规模海上风电场的特点。首先，它的风电机组数目较多，由于风电机组单机容量不断扩大，海上风电场在运作维护中，单机容量都应该集中在2MW至6MW的范围之内。其次，大规模海上风电场内部电气线路较长，由于受到风机桨叶长度以及风机尖尾流的影响，海上风机间距通常是在500米到1000米的范围之内。在进行近海海上风电场离岸距离探究过程中，一般它都大于十千米，在规划设计过程中，可能有的已经超过了三十千米。这时，大规模海上风电场内部在进行敷设过程中，相应的电缆线路，甚至高达上百公里，最后，海上风电场的可入性较差，在进行海上作业时可以依靠直升机或者是船，在运作时成本高，而且也会受海上风浪的影响。
二、海上风电场电气系统
1.交流系统
现阶段，海上风电机组在运作过程中使用的都是690V的基端电压，它能有效的减少内部电能传输中的损耗，可以在风电机组出口装设相应的箱式变压器升高电压等级，同时要考虑到设备成本和传输损耗的影响。当海上风电场的容量小于100MW的时候，无需安装海上升压站，可以直接通过中压线路连接陆上变压站接入电网。如果系统在运作过程中，风电规模较大、离岸距离也很远，这时，可以通过使用海上升压站，实现电压等级的升高，经过高压输电线路连接到并网点。
2.交直流混合系统
大规模的海上风电场并网在运作时，需要考虑到海底电缆电能输送，还需要考虑到对电网稳定性的影响。交直流混合系统，主要是使用交流机电系统实现海上风电机组的有机连接，它使用的是高压直流输电的模式该系统在运作过程中，如果海上风电场的容量大于100MW，离岸距离超过九十千米，可以使用柔性直流输电方式;当风电场容量高于350MW时，离岸距离超过一百千米，使用的是传统的HVDC输电。
3.直流系统
直流集电系统，在运作过程中是通过风力发电机组。AC/DC/DC变换器将电压升高到中压水平，它能有效的进行海上风电场高压直流输电线路的连接，直流系统在运作过程中需要进行并联和串联，可以使用换流站的方式将中压逐渐地升至高压水平[1]。
三、海上升压站结构
1.电气设备布置
通常情况下，在进行海上升压站结构分析时，它主要包括两大类，第一类是基础结构，有导管架、架式单桩、自升式等;第二类是平台结构，主要是钢结构，主要进行电气设备的布置。在进行电气设备布置过程中，需要使用三层，第一层是电缆结构转换层;第二层是主变、高压电抗器、低电阻系统等;第三层是动态无功补偿，直流和通信是在进行三维模块布置过程中，要准确的找到电气系统、消防系统、电缆结构所涉及到的问题，进行全方位的优化[2]。
2.通风设备与冷却系统
海上的大气环境一般都是湿度高、盐分高，为了给升压站设备营造良好的工作环境，在进行设计过程中要考虑到通风设备，能够根据外界气候交替，改变通风主通道的温度和湿度，保证海上升压站机电设备稳定运作。首先，可以安装SF6气体泄漏报警装置，一旦发生气体泄漏，能够启动机组排气;其次，还需要做好主变室应急排风系统的控制工作，当主变室空调器发生故障时，应该开启紧急的排风系统，实现出口电动风阀和机组的锁连，保证系统稳定运行[3]。
3.海上升压站 SCADA 系统和通信系统
当前，在进行海上升压站SCADA系统设计过程中，它主要包括两个独立的子系统，一个子系统能够对升压站的运行情况进行监控，另一个子系统它能实现风电场的全面监管。该系统在使用过程中，能够对不同的设备运行状态进行监管，无论是数字信号、模拟信号，还是总线的传输信号都能进行实时的管控，还能够有效地接收存储海上升压站的监控信息。在进行海上升压站管控过程中，避免受到漫反射而产生的信号干扰，确保海上通信的可靠性[4]。
4.平臺救生装置、逃生通道
海上升压站在设计过程中都是遵循着无人值守的原则，只允许少量的检修人员进行作业。因此，在平台上应该配备足够的救生设备，例如：救生衣、救生圈等等。在逃生通道设计时，需要做好危险点的识别、评估工作，要考虑到在逃生过程存在的各种拥堵，确保逃生通道的可靠性。在进行逃生路线指示灯设计时，除了必要的生活区，还需要在甲板上安装逃生路线。逃生集合点在设置过程中应该有组织有安排，考虑疏散的人数，能够在最大范围内警告和引导人员逃生。在主要逃生集合点配备无线电发报装置、广播装置，能够在紧急时候启动应急装置。
四、海上升压站运行及维护
海上升压站在正常投运后，要定期进行设备巡视，可以通过运维船运送作业人员。除此之外，海上升压站还应该安装消防系统，进行火灾预测和报警，做好海上升压站消防工作[5]。
五、结论
综上所述，在进行海上风电场离案升压站关键技术探究过程中，要做好设计、制作、运输维护等一系列的管控工作，避免任意环节出现的问题。可以借鉴先进的经验，结合具体的施工能力，做好关键技术的探究，为海上升压站稳定运行奠定基础。
参考文献：
[1]王丙勇.海上风电场离岸升压站关键技术研究[J].电力系统装备，2019，（15）：78-79.
[2]高宏飙，刘碧燕，罗雯雯.海上风电场离岸升压站关键技术研究[J].风能，2019，（3）：60-64.
[3]伍绍博，尹海卿，张开华， 等.日本漂浮式风电技术现状及未来发展方向[J].中国港湾建设，2017，37（6）：108-114.
[4]朱蒙.海上风电工程升压站消防系统及其优化分析[J].建筑工程技术与设计，2018，（34）：2538.
[5]毕远涛，邓伟.国电投滨海北H2海上升压站安装工程技术总结[J].风能，2017，（12）：58-61.
作者简介：金凤学（1989-），男，黑龙江勃利人，工程师，研究方向：海上风电电气管理
关键词：海上风电场;离岸升压站;关键技术
节能减排已经渗透到生产生活的方方面面，海上风电凭借可再生的优势，发展势头日渐迅猛。截至2018年12月份，全球新增海上风电装机超过1520MW。纵观世界各国海上风电的发展，逐渐向高容量、远距离不断扩大。大规模远距离的海上风电场在运作过程中需要较大的风电机组，还要满足长距离电能传输的基本需求。由于海上环境较为恶劣，电气设备需要配备专门的防护措施，考虑到海上条件的特殊性，需要借助专门的设备和工具维护。为了在一定范围内，确保海上风电场能够进行可靠的并网运作，需要对海上风电场的电气系统提出针对性的解决要求。我国海上升压站在建设过程中，仍然处于初始阶段。在2016年12月底，我国已经建成了四个海上升压站。本文主要讨论海上风电场离岸升压站的关键技术，对海上风电场电气系统连接进行分析对比，为进一步推动海上风电场离岸升压站建设，注入新鲜活力。
一、海上风电场特征
海上风电场，它和区域地理位置发电形式有着密切的联系，电气系统在运作过程中，它和传统电厂是不同的，在进行海上风电场电气系统规划时，要考虑到大规模海上风电场的特点。首先，它的风电机组数目较多，由于风电机组单机容量不断扩大，海上风电场在运作维护中，单机容量都应该集中在2MW至6MW的范围之内。其次，大规模海上风电场内部电气线路较长，由于受到风机桨叶长度以及风机尖尾流的影响，海上风机间距通常是在500米到1000米的范围之内。在进行近海海上风电场离岸距离探究过程中，一般它都大于十千米，在规划设计过程中，可能有的已经超过了三十千米。这时，大规模海上风电场内部在进行敷设过程中，相应的电缆线路，甚至高达上百公里，最后，海上风电场的可入性较差，在进行海上作业时可以依靠直升机或者是船，在运作时成本高，而且也会受海上风浪的影响。
二、海上风电场电气系统
1.交流系统
现阶段，海上风电机组在运作过程中使用的都是690V的基端电压，它能有效的减少内部电能传输中的损耗，可以在风电机组出口装设相应的箱式变压器升高电压等级，同时要考虑到设备成本和传输损耗的影响。当海上风电场的容量小于100MW的时候，无需安装海上升压站，可以直接通过中压线路连接陆上变压站接入电网。如果系统在运作过程中，风电规模较大、离岸距离也很远，这时，可以通过使用海上升压站，实现电压等级的升高，经过高压输电线路连接到并网点。
2.交直流混合系统
大规模的海上风电场并网在运作时，需要考虑到海底电缆电能输送，还需要考虑到对电网稳定性的影响。交直流混合系统，主要是使用交流机电系统实现海上风电机组的有机连接，它使用的是高压直流输电的模式该系统在运作过程中，如果海上风电场的容量大于100MW，离岸距离超过九十千米，可以使用柔性直流输电方式;当风电场容量高于350MW时，离岸距离超过一百千米，使用的是传统的HVDC输电。
3.直流系统
直流集电系统，在运作过程中是通过风力发电机组。AC/DC/DC变换器将电压升高到中压水平，它能有效的进行海上风电场高压直流输电线路的连接，直流系统在运作过程中需要进行并联和串联，可以使用换流站的方式将中压逐渐地升至高压水平[1]。
三、海上升压站结构
1.电气设备布置
通常情况下，在进行海上升压站结构分析时，它主要包括两大类，第一类是基础结构，有导管架、架式单桩、自升式等;第二类是平台结构，主要是钢结构，主要进行电气设备的布置。在进行电气设备布置过程中，需要使用三层，第一层是电缆结构转换层;第二层是主变、高压电抗器、低电阻系统等;第三层是动态无功补偿，直流和通信是在进行三维模块布置过程中，要准确的找到电气系统、消防系统、电缆结构所涉及到的问题，进行全方位的优化[2]。
2.通风设备与冷却系统
海上的大气环境一般都是湿度高、盐分高，为了给升压站设备营造良好的工作环境，在进行设计过程中要考虑到通风设备，能够根据外界气候交替，改变通风主通道的温度和湿度，保证海上升压站机电设备稳定运作。首先，可以安装SF6气体泄漏报警装置，一旦发生气体泄漏，能够启动机组排气;其次，还需要做好主变室应急排风系统的控制工作，当主变室空调器发生故障时，应该开启紧急的排风系统，实现出口电动风阀和机组的锁连，保证系统稳定运行[3]。
3.海上升压站 SCADA 系统和通信系统
当前，在进行海上升压站SCADA系统设计过程中，它主要包括两个独立的子系统，一个子系统能够对升压站的运行情况进行监控，另一个子系统它能实现风电场的全面监管。该系统在使用过程中，能够对不同的设备运行状态进行监管，无论是数字信号、模拟信号，还是总线的传输信号都能进行实时的管控，还能够有效地接收存储海上升压站的监控信息。在进行海上升压站管控过程中，避免受到漫反射而产生的信号干扰，确保海上通信的可靠性[4]。
4.平臺救生装置、逃生通道
海上升压站在设计过程中都是遵循着无人值守的原则，只允许少量的检修人员进行作业。因此，在平台上应该配备足够的救生设备，例如：救生衣、救生圈等等。在逃生通道设计时，需要做好危险点的识别、评估工作，要考虑到在逃生过程存在的各种拥堵，确保逃生通道的可靠性。在进行逃生路线指示灯设计时，除了必要的生活区，还需要在甲板上安装逃生路线。逃生集合点在设置过程中应该有组织有安排，考虑疏散的人数，能够在最大范围内警告和引导人员逃生。在主要逃生集合点配备无线电发报装置、广播装置，能够在紧急时候启动应急装置。
四、海上升压站运行及维护
海上升压站在正常投运后，要定期进行设备巡视，可以通过运维船运送作业人员。除此之外，海上升压站还应该安装消防系统，进行火灾预测和报警，做好海上升压站消防工作[5]。
五、结论
综上所述，在进行海上风电场离案升压站关键技术探究过程中，要做好设计、制作、运输维护等一系列的管控工作，避免任意环节出现的问题。可以借鉴先进的经验，结合具体的施工能力，做好关键技术的探究，为海上升压站稳定运行奠定基础。
参考文献：
[1]王丙勇.海上风电场离岸升压站关键技术研究[J].电力系统装备，2019，（15）：78-79.
[2]高宏飙，刘碧燕，罗雯雯.海上风电场离岸升压站关键技术研究[J].风能，2019，（3）：60-64.
[3]伍绍博，尹海卿，张开华， 等.日本漂浮式风电技术现状及未来发展方向[J].中国港湾建设，2017，37（6）：108-114.
[4]朱蒙.海上风电工程升压站消防系统及其优化分析[J].建筑工程技术与设计，2018，（34）：2538.
[5]毕远涛，邓伟.国电投滨海北H2海上升压站安装工程技术总结[J].风能，2017，（12）：58-61.
作者简介：金凤学（1989-），男，黑龙江勃利人，工程师，研究方向：海上风电电气管理