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摘要：目前，随着工业生产及科技水平的不断发展，我国的各个行业对能源的需求逐渐增多，因此，当前发展可再生资源技术是非常重要的。这其中主要包括风能的开发，风能的开发可以在陆地和海洋进行，目前我国的情况是在陆地上进行开发，海洋开发需要更多的新技术和更高的成本，另外在并网方面条件也不是很成熟。近些年，陆地风资源的开发已经逐渐成熟和饱和，为了满足社会会更多的需要，未来海上风电的开采将成为工作的要点。
关键词：电力系统;海上风场;变电站
中图分类号：TM614
文献标识码：A
引言
能源利用和环境污染成为人们共同面临的两大主题。为了在满足人们日益增加的能源需求的同时，又能减轻环境污染的压力，人们不断探索开发各种型式的新能源。目前已经开发利用的新能源发电型式中，风力发电最为成熟。但我国陆上风电在“三北”地区“基地建设、规模送出”开发模式下，因当地消纳能力有限，对外输送依赖于特高压线路建设的现状，弃风限电现象较为普遍，于是海上风电引发了各界的广泛关注。与陆上风电相比，我国的海上风电具有接近负荷中心、不存在送出和消纳的问题、不占用土地等区位优势，具有湍流强度小、主导风向稳定、海面粗糙度小、海风垂向切变小等资源优势，越来越受到人们的青睐，逐渐成为风电开发的重点领域，加快了我国绿色电力的步伐。
1海上风力发电管理存在的问题
1.1计划缺乏科学性与合理性
气象部门负责风资源基础资料，海上可观测区域小，海上风资源状况反馈少，通过数据推算和模型模拟的方法得出的计算结果有偏差。海底地形地貌大范围调查进行困难，缺少最新的地形资料和工程地质资料。登陆点间隔远、海底电缆间隔距离不够标准。有工程实践表明，风电场区具有排他性，无法同其他活动并容。海上开发活动类型众多，如今海洋经济发展迅速，交通运输、油气开发、临港工业、旅游、保护区等各行业的用海需求逐渐增加，传统的养殖、捕捞等行业用海仍需保存，将有限海洋空间资源既能合理规划，又要满足各行业的用海需求，这本身就是个难题，海上风电场规划面积过大，必将挤占其他行业的海上发展空间。
1.2成本高且监管力度薄弱
经济是限制海上风电发展的重要原因，对比化石能源电力，海上風电的发电成本高，项目单位千瓦投资2万元。现在我国近海风电统一电价0.85元/千瓦时，一些海域预期投资收益不理想。海上风电对设备和施工技术要求严格，海上风电机组要克服台风、盐雾腐蚀问题，且施工需要专业施工队伍和施工船舶。除此，有的海上设施寿命短，以及停止使用后的拆除与续期的问题都不可避免。海底电缆审批和海域论证审批的分离加大了企业成本，事中事后监管不足，相关配套政策的缺失也加大了建设与运营维护的难度。
2海上风电电力系统应用要点
2.1风机连接方式
风机连接方式是一种新型的电力汇集系统，在海上风场中，发电机之间的距离被限定在0.5～1km，风电机之间是连接的状态，主要通过电缆的形式将各个发电机连接在一起。经过一个或多个中压集控开关组件及电缆汇集，通过整体升压的形式送入海上变电站。海上风场的风电机组较多，通常是由几个为一组的形式划分，每组采用的连接方式主要包括：星型、串型方式等。星型连接是指风电机组先与临近的装有变压器的集电平台相连，再集中连接至变电站，它的优势主要在于独立性，即每台风机都可以独立的工作，不需要独立的变压器支撑，不过这种连接方式的缺点就是系统稳定性较差。串型连接的方式就需要花费较大的成本，因为它需要每台风电机组每台均有独立变压器，通过将多台风电机组相连接后汇集至海上变电站。目前海上风电场集电线路型式主要有三种型式，普通环形连接、相邻回路风机末端联络环形连接及普通环进环出方式连接等型式。普通环形连接型式可靠冗余度高，但投资成本大，经济性差，已建或在建的海上风电场均不考虑该类型集电线路方案。相邻回路风机末端联络环形型式为在两个相邻集电线路回路最末端的两台风机通过一根海缆连接，两个相邻回路的集电线路海缆截面选择不考虑另一回风机组送出，末端联络电缆按最小截面海缆选择。普通环进环出方式连接型式为在每个集电线路由首端到末端各风机依次射线状连接或放射状连接，该结构简单，投资成本较低。
2.2电缆铺设及特殊保护
海底电缆的特殊保护是非常重要的，因为海底电缆有它独特的特点，主要包括结构、外径、重量、机械性能等等，海底电缆的长度也大小不一，会根据具体情况采用不同长度的电缆，这是由于这样的特点也造成了电缆敷设和维护的困难。比如说：在浅海环境中，水深如果是小于200m的海域缆线，主要采用的是埋设的方法，但是如果在不可控制的深海中，那么主要采用敷设的方法，这两种方法都是根据水深的深浅来决定。埋设方法的主要工作原理是水力喷射式埋设，它的原理是底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，在作业的过程中，通过小孔向海底喷射出高压水柱，这种高水柱产生的压力会将海底的泥沙冲开，自然会形成一道缆孔，这道缆孔用来引导电缆到缆沟底部，能够将冲沟自动填平。埋设设备主要是通过施工船进行拖拽，然后再根据电缆做出一些指令。我国的科技水平正在迅猛的发展，高科技和信息化正在融入每一个行业，未来在海洋领域也会应用到更高的科技水平，例如：可以将人工智能的机器人代替人类进行海底电缆铺设作业。人类近些对海底的开发造成了许多破坏，主要是因为海底电缆损坏导致的，电缆的破坏大多数是由于一些捕鱼装置造成的，例如：捕鱼装置和锚。因为电缆的特殊性和独特性造成了维修和维护费用较高，因此，这必须引起相关单位和开发商的高度重视。通过经验也总结出了比较可靠的保护海底电缆的方法，主要包括：把电缆深埋、采取避绕措施等等，根据具体的施工情况还要对电缆进行一般性的保护措施。
2.3海上风电变压器设计及运行要求
海上风电变压器的运行与常规电力变压器有很大的区别。海上风电与陆上风电相比，主要差异是利用小时数高且出力过程更加平稳，维护、维修成本特别高，体积、重量等受到严格约束，机械振动较强。设计要求环保、防火;极度可靠、故障率极低、过载能力强;安装方便、重量轻;免维护或少维护、维修成本低。海上风电系统由于受到变频装置、安装空间和海洋环境的限制，因此对风电机组、变流设备、变压器等输变电设备的运行和维护都有特殊要求。海上风电变压器逐渐成为海上风电运行中的重要设备，也是海上风电向更大规模、更深远海发展的关键技术之一。然而，由于我国缺乏大容量海上风电变压器的长时间运行经验，因此变压器在设计中需注意的问题与方法都还处于研究与验证阶段，相关技术应用效果也有待验证。
2.4加强海上风力发电过程的监管
海上风电项目建设必须得到海洋环境影响报告书批准文件和海域使用权后方可使用海域进行建设。沿海地方海洋行政主管部门要懂得使用海域动态监视监测系统等手段，落实海上风电项目的用海监管，及时监查违法违规行为。建设单位要发挥主动性，根据监测评估结果进行有效保护修复措施。基于海上风电属新兴用海产业，相关部门根据实际，评估海上风电项目用海对海洋资源环境和海域开发活动的影响。
结束语
综上所述，在全球倡导低碳生活的大环境与我国海域面积广阔的前提下，对比西方发达国家的海上风电发展现状，我国海上风电发展仍然存在着非常大的发展前景，如何实现低成本高效率、充分利用海上区域又不影响其他行业也自然的发展，值得我们深思。
参考文献
[1]冯文泉，赵磊，巩源泉等.北车风电海上风电机组概念设计研究[J].科技创新导报，2011（25）：119-122.
[2]熊礼俭.风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册[M].北京：中国科技文化出版社，2005.
[3]肖运启，贾淑娟.我国海上风电发展现状与技术分析[J].华东电力，2010，38（2）：277-280.
关键词：电力系统;海上风场;变电站
中图分类号：TM614
文献标识码：A
引言
能源利用和环境污染成为人们共同面临的两大主题。为了在满足人们日益增加的能源需求的同时，又能减轻环境污染的压力，人们不断探索开发各种型式的新能源。目前已经开发利用的新能源发电型式中，风力发电最为成熟。但我国陆上风电在“三北”地区“基地建设、规模送出”开发模式下，因当地消纳能力有限，对外输送依赖于特高压线路建设的现状，弃风限电现象较为普遍，于是海上风电引发了各界的广泛关注。与陆上风电相比，我国的海上风电具有接近负荷中心、不存在送出和消纳的问题、不占用土地等区位优势，具有湍流强度小、主导风向稳定、海面粗糙度小、海风垂向切变小等资源优势，越来越受到人们的青睐，逐渐成为风电开发的重点领域，加快了我国绿色电力的步伐。
1海上风力发电管理存在的问题
1.1计划缺乏科学性与合理性
气象部门负责风资源基础资料，海上可观测区域小，海上风资源状况反馈少，通过数据推算和模型模拟的方法得出的计算结果有偏差。海底地形地貌大范围调查进行困难，缺少最新的地形资料和工程地质资料。登陆点间隔远、海底电缆间隔距离不够标准。有工程实践表明，风电场区具有排他性，无法同其他活动并容。海上开发活动类型众多，如今海洋经济发展迅速，交通运输、油气开发、临港工业、旅游、保护区等各行业的用海需求逐渐增加，传统的养殖、捕捞等行业用海仍需保存，将有限海洋空间资源既能合理规划，又要满足各行业的用海需求，这本身就是个难题，海上风电场规划面积过大，必将挤占其他行业的海上发展空间。
1.2成本高且监管力度薄弱
经济是限制海上风电发展的重要原因，对比化石能源电力，海上風电的发电成本高，项目单位千瓦投资2万元。现在我国近海风电统一电价0.85元/千瓦时，一些海域预期投资收益不理想。海上风电对设备和施工技术要求严格，海上风电机组要克服台风、盐雾腐蚀问题，且施工需要专业施工队伍和施工船舶。除此，有的海上设施寿命短，以及停止使用后的拆除与续期的问题都不可避免。海底电缆审批和海域论证审批的分离加大了企业成本，事中事后监管不足，相关配套政策的缺失也加大了建设与运营维护的难度。
2海上风电电力系统应用要点
2.1风机连接方式
风机连接方式是一种新型的电力汇集系统，在海上风场中，发电机之间的距离被限定在0.5～1km，风电机之间是连接的状态，主要通过电缆的形式将各个发电机连接在一起。经过一个或多个中压集控开关组件及电缆汇集，通过整体升压的形式送入海上变电站。海上风场的风电机组较多，通常是由几个为一组的形式划分，每组采用的连接方式主要包括：星型、串型方式等。星型连接是指风电机组先与临近的装有变压器的集电平台相连，再集中连接至变电站，它的优势主要在于独立性，即每台风机都可以独立的工作，不需要独立的变压器支撑，不过这种连接方式的缺点就是系统稳定性较差。串型连接的方式就需要花费较大的成本，因为它需要每台风电机组每台均有独立变压器，通过将多台风电机组相连接后汇集至海上变电站。目前海上风电场集电线路型式主要有三种型式，普通环形连接、相邻回路风机末端联络环形连接及普通环进环出方式连接等型式。普通环形连接型式可靠冗余度高，但投资成本大，经济性差，已建或在建的海上风电场均不考虑该类型集电线路方案。相邻回路风机末端联络环形型式为在两个相邻集电线路回路最末端的两台风机通过一根海缆连接，两个相邻回路的集电线路海缆截面选择不考虑另一回风机组送出，末端联络电缆按最小截面海缆选择。普通环进环出方式连接型式为在每个集电线路由首端到末端各风机依次射线状连接或放射状连接，该结构简单，投资成本较低。
2.2电缆铺设及特殊保护
海底电缆的特殊保护是非常重要的，因为海底电缆有它独特的特点，主要包括结构、外径、重量、机械性能等等，海底电缆的长度也大小不一，会根据具体情况采用不同长度的电缆，这是由于这样的特点也造成了电缆敷设和维护的困难。比如说：在浅海环境中，水深如果是小于200m的海域缆线，主要采用的是埋设的方法，但是如果在不可控制的深海中，那么主要采用敷设的方法，这两种方法都是根据水深的深浅来决定。埋设方法的主要工作原理是水力喷射式埋设，它的原理是底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，在作业的过程中，通过小孔向海底喷射出高压水柱，这种高水柱产生的压力会将海底的泥沙冲开，自然会形成一道缆孔，这道缆孔用来引导电缆到缆沟底部，能够将冲沟自动填平。埋设设备主要是通过施工船进行拖拽，然后再根据电缆做出一些指令。我国的科技水平正在迅猛的发展，高科技和信息化正在融入每一个行业，未来在海洋领域也会应用到更高的科技水平，例如：可以将人工智能的机器人代替人类进行海底电缆铺设作业。人类近些对海底的开发造成了许多破坏，主要是因为海底电缆损坏导致的，电缆的破坏大多数是由于一些捕鱼装置造成的，例如：捕鱼装置和锚。因为电缆的特殊性和独特性造成了维修和维护费用较高，因此，这必须引起相关单位和开发商的高度重视。通过经验也总结出了比较可靠的保护海底电缆的方法，主要包括：把电缆深埋、采取避绕措施等等，根据具体的施工情况还要对电缆进行一般性的保护措施。
2.3海上风电变压器设计及运行要求
海上风电变压器的运行与常规电力变压器有很大的区别。海上风电与陆上风电相比，主要差异是利用小时数高且出力过程更加平稳，维护、维修成本特别高，体积、重量等受到严格约束，机械振动较强。设计要求环保、防火;极度可靠、故障率极低、过载能力强;安装方便、重量轻;免维护或少维护、维修成本低。海上风电系统由于受到变频装置、安装空间和海洋环境的限制，因此对风电机组、变流设备、变压器等输变电设备的运行和维护都有特殊要求。海上风电变压器逐渐成为海上风电运行中的重要设备，也是海上风电向更大规模、更深远海发展的关键技术之一。然而，由于我国缺乏大容量海上风电变压器的长时间运行经验，因此变压器在设计中需注意的问题与方法都还处于研究与验证阶段，相关技术应用效果也有待验证。
2.4加强海上风力发电过程的监管
海上风电项目建设必须得到海洋环境影响报告书批准文件和海域使用权后方可使用海域进行建设。沿海地方海洋行政主管部门要懂得使用海域动态监视监测系统等手段，落实海上风电项目的用海监管，及时监查违法违规行为。建设单位要发挥主动性，根据监测评估结果进行有效保护修复措施。基于海上风电属新兴用海产业，相关部门根据实际，评估海上风电项目用海对海洋资源环境和海域开发活动的影响。
结束语
综上所述，在全球倡导低碳生活的大环境与我国海域面积广阔的前提下，对比西方发达国家的海上风电发展现状，我国海上风电发展仍然存在着非常大的发展前景，如何实现低成本高效率、充分利用海上区域又不影响其他行业也自然的发展，值得我们深思。
参考文献
[1]冯文泉，赵磊，巩源泉等.北车风电海上风电机组概念设计研究[J].科技创新导报，2011（25）：119-122.
[2]熊礼俭.风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护及标准规范实用手册[M].北京：中国科技文化出版社，2005.
[3]肖运启，贾淑娟.我国海上风电发展现状与技术分析[J].华东电力，2010，38（2）：277-280.