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近日在浙江臺州大陳島，一批技術(shù)人員正在為世界首套低頻輸電系統(tǒng)投入運行開展最后的沖刺。

臺州柔性低頻輸電示范工程首創(chuàng)海島低頻互聯(lián)技術(shù)，并結(jié)合了風機低頻接入技術(shù)，構(gòu)建陸地－海島－風電互聯(lián)系統(tǒng)，驗證低頻風機經(jīng)海纜低頻直聯(lián)送出技術(shù)的可行性。為此研制出了35千伏柔性交流換頻站、低頻變壓器、低頻斷路器、低頻風機、低頻控保系統(tǒng)和低頻計量表計等多項首臺首套設(shè)備。

低頻輸電系統(tǒng)適用于風電、水電等低轉(zhuǎn)速原動機，常規(guī)永磁直驅(qū)風電機組通過改變風機換流器控制策略即能輸出低頻電力，對于海上風電低頻送出領(lǐng)域有良好的適用性。

在全球海上風電高歌猛進的當下，低頻輸電將為除常規(guī)交流、常規(guī)直流之外提供第三種并網(wǎng)新選擇。

低頻輸電有很多優(yōu)點簡單總結(jié)就是低損耗、低成本、控制靈活、應(yīng)用場景多。

柔性低頻輸電用于海上風電送出場景時，可采用風機直接發(fā)出低頻電力升壓送出，僅需在陸上變頻并網(wǎng)，省去了柔直送出方案中海上換流站的建設(shè)、運維費用，有利于提高風電利用小時數(shù)，而相比工頻交流送出方案則可以有效減少高昂的海纜投資，因此柔性低頻輸電在70公里至200公里的中遠海范圍內(nèi)具備技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。

柔性低頻輸電本質(zhì)上仍屬于交流輸電范疇，可以使用交流開關(guān)和變壓器實現(xiàn)組網(wǎng)和電壓等級變換，同時可借鑒常規(guī)交流系統(tǒng)的控保配置方案，可方便地組成多端低頻交流輸電系統(tǒng)，具有更強的組網(wǎng)性能和更靈活的運行方式。相比柔性直流輸電組網(wǎng)，無需采用直流斷路器和直流變壓器。

柔性低頻輸電系統(tǒng)具備靈活的潮流調(diào)控能力，有利于實現(xiàn)電網(wǎng)不同供區(qū)之間的靈活互聯(lián)互濟；可以為電網(wǎng)提供動態(tài)無功支撐，在維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定、改善系統(tǒng)無功分布等方面可起到重要作用。

通過降低系統(tǒng)傳輸頻率，使得交流線路的載流量提升，充電無功降低，從而有效提升交流線路的輸送容量和有效輸電距離。一方面可使用更小截面積的電纜實現(xiàn)相同功率、相同距離的傳輸，另一方面在海上風電經(jīng)交流海纜送出時可有效減少所需海纜回數(shù)。

當然低頻輸電也存在一些劣勢：

正是由于低頻輸電本質(zhì)上屬于交流輸電范疇，相比工頻雖大幅提升了輸電能力，但仍不及柔性直流，后者已接近線路的熱極限，線路總體投資的經(jīng)濟性在一定區(qū)間內(nèi)具有優(yōu)勢。

海上風機匯集至換流站

為避免鐵磁設(shè)備低頻飽和，柔性低頻輸電所采用的低頻變壓器、電抗器、互感器體積和重量均大于工頻交流，將影響升壓站和海上升壓平臺的造價。

現(xiàn)有的柔性交交變頻站單側(cè)所需的子模塊數(shù)量、占地面積、投資成本相對柔性直流單側(cè)換流站都更大，相應(yīng)的橋臂結(jié)構(gòu)以及控制策略都更為復(fù)雜。

直驅(qū)風機可通過修改控制策略實現(xiàn)低頻輸出，改造相對簡單，而雙饋風機需改造齒輪箱機械結(jié)構(gòu)。

國內(nèi)首條35千伏低頻海纜登陸大陳島

不管怎么說，臺州35千伏柔性低頻輸電工程是世界首套穩(wěn)定運行在20赫茲電網(wǎng)頻率下的工頻/低頻柔性耦合實用化示范工程，能夠?qū)崿F(xiàn)低頻風機與陸地大電網(wǎng)柔性互聯(lián)，驗證“雙碳”及新型電力系統(tǒng)背景下海上風電經(jīng)海底電纜低頻送出的技術(shù)可行性，為未來遠海的海上風電低頻組網(wǎng)接入積累技術(shù)儲備，支撐未來中遠距離海上風電大規(guī)模送出應(yīng)用場景，也將大力推進大陳島“零碳島”建設(shè)。

原標題：風電并網(wǎng)有了新方案——低頻輸電