10月的如东,秋高气爽。在离岸约五十公里的黄沙洋海域,200台白色风机迎风缓缓转动。风机群中央,一座15层楼高的钢铁平台矗立于波涛之上——这是亚洲首座海上换流站,也是整片风电场的“心脏”。每天,数以千万度计的绿电汇聚于此,完成换流升压后,再沿着±400千伏直流海缆一路奔向陆地,涌入千家万户。
作为亚洲首个采用柔性直流输电技术送出的海上风电项目,三峡如东项目自2021年12月全容量并网至今,已安全稳定运行超过1800天,设备可利用率达99.5%。它在持续稳定为华东电网输送清洁电能的同时,更积攒下远海风电开发运营的宝贵经验,成为我国海上风电产业从近岸走向深远海途中一块坚实的“试验田”。
让每一阵海风都化作稳定绿电
海上风电,天生“看天吃饭”。风大时电涌如潮,风歇时出力骤降,间歇性、波动性的绿电直接涌入电网,轻则引起电压波动,重则威胁电网安全。
到了深远海,又有新的难题。离岸超50公里、容量突破百万千瓦后,传统交流输电的电容效应会急剧放大,无功损耗飙升,输电效率骤降,甚至无法实现有效功率输送。“发得稳、送得出”两道难题叠加,制约着深远海风电的规模化开发。三峡如东柔直海上风电项目,正是为迈过这两道坎而生的全新方案。
这套方案的关键,在于采用基于电压源型全控换流器(VSC)的直流输电方式,最大特点是采用可关断器件(IGBT)和高频调制技术。依托MMC换流阀与IGBT器件,两端陆海换流站可独立调控有功无功,具备毫秒级响应、虚拟惯量支撑能力,摆脱海缆容性充电功率的限制,让大功率绿电“送得出”;同时还能依靠下垂控制、虚拟惯量、海陆协同及耗能装置,主动平抑风电出力的起伏波动,让绿电“发得稳”。
作为亚洲首个海上风电柔性直流输电工程,如东项目首次将柔直技术规模化用于海上风电外送,成功攻克高压大容量远海风电“源—网—直”交互协同、直流系统构建、成套装备研发和工程设计实施等重大技术难题,建成了当时全球电压等级最高、容量最大、输送距离最远的海上换流站,实现核心装备国产化,为深远海风电开发打造了国产化样板。
这座换流站主要负责汇聚海上风电场110万千瓦的电能,将其转换为损耗更低的直流电后,经海缆输送至陆上。依托它,风电场平稳运行4年多,累计发电量突破103亿千瓦·时,输电损耗较传统交流输电方式降低约1.2个百分点,约等于多送出1.2亿千瓦·时电能,可满足4.8万户家庭使用一年。
“项目累计节约输电成本超过7.35亿元。”三峡集团江苏分公司南通公司副总经理王雪峰介绍。从“发得稳”到“送得出”,再到“省得多”,柔直的经济效益优势,正在日复一日的运行中持续显现。
2592个子模块容不得半点马虎
如东柔直海上风电场是目前全市离岸距离最远的一座场站,远海运维的难,外人很难体会。运维人员不仅要克服高湿、高盐、季节性台风频发等恶劣自然环境,还要攻克设备技术新、系统集成复杂带来的问题,一旦出现故障,应急响应更是鞭长莫及。“人难出海、故障难响应、隐患难发现”,每一环都是考验。
三峡新能源海上风电运维江苏有限公司如东(柔直)项目部运检班组负责人陈亚峰向记者介绍,项目海上换流站内置2592个子模块,这些模块具备“主动关断”能力,当故障发生时,设备毫秒级启动旁路开关,能将故障区域立即隔离,避免险情扩大引发全站停机,是整座站的核心屏障。
“模块在设计上允许32个旁路故障冗余,但冗余是底线,必须每年清零”。为此,项目运维团队每年都要组织全站停电预防性试验, 一次工期大约一周,累计投入约200名检修人员,协调约20家参建单位。运维班组每天巡检雷打不动,红外测温、海缆护层电流测量一样不少;每月百余项定期工作排得满满当当;驻站人员同期轮换,全程坚守岗位。
“如东项目打破传统运维模式,摸索出的整套运维体系已成为行业标杆。”陈亚峰介绍,这套体系,先从“人”入手,首创“分片包区+设备主人制”网格化管理,把上千台设备的责任精准压实到人,配套日比对、周分析、月总结、年评估的固定管控节奏,并通过检修分区验收、窗口期前置策划,严控海上作业风险。
再向“机”借力。挂轨机器人、无人机代替人工开展智能化巡检,直升机、高速运维船提升海上交通与应急保障能力,叠加24小时海陆双值守与数据指纹趋势分析,构成一套智慧运维闭环。
人防加技防,最终让运维模式从“事后抢修”升级为“预测性主动检修”,实现99.5%的超高设备可利用率。团队还凭此牵头编制出国内首部海上柔直换流阀运维规程。
从如东出发下一站是深远海
如东项目的意义,早已不止于如东。10月17日,三峡新能源江苏如东800MW(H6、H10)海上风电场项目荣获国家优质工程金奖。国家优质工程奖始于1981年,是我国工程建设领域设立最早、跨行业、跨专业的国家级质量奖项,也是规格最高的奖项。
荣誉背后,是硬核的示范价值。我国水深50米以上的深远海风能资源,是近海的3倍以上。然而,交流输电受电容效应制约,离岸越远无功损耗越大,甚至“送不出电”,柔直送出因此几乎是深远海风电开发的必选项。
面对这片更辽阔也更难行的“风场”,如东项目等于提前替全行业把路蹚通了。它验证了“基地化连片开发+柔直集中送出”模式的可行性,靠规模效应摊薄勘察、海缆、运维等固定成本;沉淀下成熟可复制的运维体系;带动换流阀、海缆等核心装备的国产化成本一路下探,更创造了全球首个±400千伏海上柔性直流送出工程等8项世界第一,填补了国内行业多项空白。
沿着这条日益成熟的路径,2025年4月,阳江三山岛海上风电柔直输电工程启动建设,其间,如东项目先后派出骨干支援阳江,参与建造验收、调试和送电全过程,将建设运维中的经验教训直接写进了阳江的设计方案,帮项目规避了潜在风险。2026年5月,世界首个±500千伏、200万千瓦级海上柔直换流站“海风之心”从南通启运发往阳江。这个“如东经验”的放大版,将我国海上柔直送出推向了新的电压等级。
黄沙洋的海风四季不歇,200台风机日夜不停。从破解“有没有”、到验证“行不行”,再到输出“怎么干”,如东柔直海上风电项目以4年多的稳定运行证明了我国已自主掌控深远海大容量风电的送出、建设、运维全链条技术,为海上风电从“近海时代”迈向“深远海规模化时代”筑牢了第一块基石。 记者 徐书影