【关键词】海上风力发电；输电技术；海缆敷设

引言

海上风力发电属于可再生能源的关键部分，其输电技术以及海缆敷设技术有着重大意义。本文对当下海上风力发电输电技术的状况做了综述，包括高压交流、电网换相型高压直流以及柔性直流输电技术，还分析了它们各自的优势和局限性，探讨了海缆敷设技术的意义、面临的挑战以及策略优化。

一、海上风力发电的输电技术现状

当下海上风力发电输电技术主要包含高压交流、电网换相型高压直流以及柔性直流输电这三种类型。其中，高压交流输电技术较为成熟，其造价相对较低，然而在传输距离以及容量方面存在一定限制；电网换相型高压直流技术同样有成熟的特点，且功耗较小，不过容易出现换相失败的情况[1]。柔性直流输电有很强的可控性，是远海输电的主要方式，我国东海上风电项目就运用了此项技术。

二、海缆敷设技术的重要性与挑战

海缆敷设技术在海上风电领域占据着关键地位，它直接决定了电力能否稳定且可靠地传输至陆地。海上风电项目中，升压站与陆上集控中心是依靠海缆相互连接的，海缆敷设质量的优劣对整个风电系统的运行状况起着决定性作用。然而，海洋环境极为复杂，这给海缆敷设工作带来了诸多棘手的挑战。海域的地质条件呈现出多变的态势，地形起伏较为明显，这无疑增加了施工的难度；台风、巨浪等恶劣海况频繁出现，对施工进度以及施工安全都产生了影响；海缆敷设需要借助大型船舶、水下机器人等专业设备，这对施工技术有着极高的要求，并且后期维护成本也颇为高昂。

三、海上风力发电的输电技术

（一）高压直流输电技术

1.HVDC技术原理

高压直流输电（HighVoltage DirectCurrent Transmission，HVDC）技术借助换流站把海上风电场产生的交流电转变为直流电来进行传输，当到达陆地之后，又会依靠换流站把直流电再次转换为交流电接入电网。它的关键之处在于换流设备：在早期的时候采用的是晶闸管等半控型器件的电网换相换流器，这种换流器需要依靠交流系统来提供换相电压；而现今的柔性直流输电（Voltage Source Converter based HighVoltage DirectCurrent，VSCHVDC）采用的是像绝缘栅双极晶体管这样的全控型器件，可独立地控制有功功率和无功功率，达成快速动态调节，冲破了传统直流输电的许多限制，大幅度提高了输电的灵活性与可控性[2]。

2.HVDC在海上风力发电中的应用

在海上风力发电这一领域当中，HVDC技术大多时候会被应用在长距离以及大容量的电力传输场景中。如果海上风电场距离陆地比较远，已经超出了高压交流输电的经济传输距离范围，那么HVDC就会成为首选的方案。此外，HVDC还适合用于多个海上风电场集群的联网输电，可实现电力的集中调配以及优化利用。

3.HVDC技术的优势与局限性

HVDC技术有诸多优势：直流输电不存在交流输电所面临的感抗和容抗问题，输电损耗相对较小，特别适宜长距离传输；它可达成非同步电网互联，不会受到两端交流系统相位以及频率的限制；柔性直流输电可迅速对潮流进行控制，提升电网的稳定性。不过，此项技术也存在一定的局限性：一方面，建设成本较高，换流站的设备较为复杂，投资规模较大；另一方面，技术难度较大，对运维人员的专业水平有着较为严苛的要求，且在故障发生时，保护和恢复的难度较大，有可能引发系统的连锁反应[3]。

（二）高压交流输电技术

1.HVAC技术原理

高压交流输电（HighVoltage Alternating Current Transmission，HVAC）依据交流电的电磁感应原理，先把海上风电场产生的交流电经由升压变压器提升电压，再借助交流海缆进行传输，到达陆地后经过降压变压器接入电网。在交流输电进程中，电流与电压会由于线路的电阻、电感以及电容而产生损耗和相位变化，要依靠安装无功补偿装置以及合理设计线路参数等办法来减少电能损耗以及电压波动，以此保证电能稳定传输。