西门子能源柴强：西门子能源海上风电电网接入系统评价解决方案

2021年11月16日，中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城召开。
 
本次论坛由水电水利规划设计总院、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国欧盟商会和盐城市政府联合主办，论坛以“中欧海上风电合作·助力碳达峰碳中和”为主题，旨在构建中欧海上风电领域交流合作平台，及时分享技术创新和优秀实践，推动海上风电产业高质量发展，共同绘画绿色发展美好未来。
 
近年来，盐城积极践行“四个革命，一个合作”能源安全新战略和贯彻落实“2030碳达峰，2060碳中和”的双碳目标，致力于打造引领全球新能源产业发展的风向标和要素资源对接的新高地，一座国际绿色能源之城正在快速崛起。
 
西门子能源输电集团海上风电业务总经理柴强出席海上风电技术与创新分论坛并做精彩主旨演讲，以下为发言实录：

柴强：各位领导和专家下午好！我分享的是西门子能源海上风电电网接入系统平价解决方案。第一，介绍一下西门子能源发展里程碑，第二是西门子从90年开始，海上风电接入以来的一些发展趋势。最后是针对国内海洋风电平价西门子提出的解决方案。

首先，西门子从事海洋风电业务，从90年代开始最先在欧洲已经接入海洋风电，包括整个风电场，整个电网接入系统研发。从最开始几百个风机一直到风场规划， 从90年代一直到07年正式拿到第一个110海洋风电风电场项目以来，到了2016年真正在中国开始了第一个中国海洋风电项目——鲁能东台项目。那么从2010-2016年，超过30几个项目，为了适应中国目前海上风电的这个平价的系统接入要求，我们在去年开始立项进行平价电网接入系统研发，叫PMOS。

从西门子在中国大陆业绩来看，目前为止我们做了36个项目，其中有24个项目已经并网。总的订单数超过了1000万千瓦，目前已经完成接近700万。

这是西门子目前遵循的两个技术路线，这两个技术路线现在目前国际和国内都在通用的：下面是传统的交流系统接入方案，从原来330千伏演变到现在660千伏，通过高压海缆输送上岸，目前国内最通行，使用最多交流的解决方案。上面这条是海上通过换流站进行换流，变成直流之后，通过直流海缆输送上陆，陆地上有一个接受端变成交流电再上网。目前这两个技术路线，西门子在欧洲都已经有了实际应用，目前在国内还是交流220千伏为主。

这两个技术路线，使用分界点在哪？传统是分界点两个80%，海缆速度超过80公里，输送超过80安千伏时候是分界点，这是5年前。现在功能情况在欧洲、英国、德国，实际上我们用了150千伏和220千伏交流输电线路已经输送超过100公里。随着技术发展，交流和直流成本的不断变化，将来这个交界值我们认为还会变。合理在100公里输送海缆能够输送100万以上容量，我们才认为有必要采用柔直的方案。

西门子认为将来海洋风电接入系统发展变化趋势。从底下这部分叫HVAC交流部分，现在流行是集中一个海洋升压站，将来通过高压交流海缆把它输送上陆。随着平价要求，还有海洋风电风速提高，我们认为将来趋势变成模块化、小型化方案，把大的升压站变成了不同的小容量的比较标准化升压站，这个升压站可以单桩布置也可以导管布置，甚至可以升级塔筒组合。这样降低升压问题降低造价，这是交流方案。

传统方案，交流升压以后变成大的换流站，我们认为这个发展趋势是将来直流这部分，也是变成了直流的小型化、模块化，另外交直流一体化设计，不需要单独交流站和换流站。降低造价。

目前传统交流升压站的痛点实际上有共同点。设计结构很复杂，因为它采用标准往往套用陆上变电站标准。另外它的舾装结构还有施工工艺特别复杂，造成交叉施工，施工周期长，施工质量和施工进度很难保障。

针对这个痛点，我们开发的解决方案，叫做预装式模块化方案，通过这个视频大家可以比较直观看到这个预装式模块化升压站的大概概念。预装式模块化变电站解决方案，有以下几个特点：

1、模块化，除了变压器等和传统平台不一样，完全暴露在海洋大环境里面室外布置以外，其他的电气件，与其他辅助电气设备我们全部预制舱里配置，每个舱里有不同的电气功能。

2、预制设就是传统工厂生产，我们生产完以后在平台上进行交叉施工，进行单线式生产方式。这有好多交叉施工工作量造成的，现在把它进行预制舱内，在工厂内进行安装，所有预调试在工厂内进行，生产进度和生产质量和所有的工人安全和设备安全都能得到充分保障。

3、即插即用，各个模块之间的电气连接，到了海工基地，放在平台上之后，全部是干湿插拔的电缆终端。

4、标准化，无论集装箱还有连接件、密封件，传统不同的地方，我们都是采用目前成熟现有的工业产品，主要为了达到可靠性高，同时能够把成本和经济性得到非常好的控制。  

和传统的方案相比，我们PMOS方案，它的生产线，是并行的，预制舱模块和电气设备，还有钢结构平台，可以同时展开，没有先后的时间顺序，可以平行，这样可以大大节省整个制造设计，我们估算在30个星期之内，从技术冻结到整个下水30个星期之内完成整个项目组块制造加工和安装调试。

我们做了对比，上面图是传统升压40万的变电站，35变220的。它和我们底下这个PMOS数据比较，首先它的数据从24米×24米，变成了16×16，平台从三层半平台变成了两层平台，整个体积重量很大下降，传统平台重量从3250吨我们现在做到2000多吨，可以至少节省1200吨到1300吨。总的来说PMOS方案可以把体积重量建设周期节省30%以上，估算造价可以节省25%。

（本文根据速记整理，未经本人审核）