【專家】深遠(yuǎn)海風(fēng)電柔直高效送出關(guān)鍵技術(shù)與核心裝備

中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備ChhnaFiecurialquip中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司2021年9月中國(guó)電氣裝備集團(tuán)有限公司重組成立，是唯——家千億級(jí)電力裝備央企，是國(guó)務(wù)院國(guó)資委監(jiān)管的國(guó)有重要骨干企業(yè)，擁有6家上市公司、16個(gè)國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)、8個(gè)國(guó)家級(jí)質(zhì)量檢測(cè)中心、1個(gè)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、3個(gè)院士工作站和4個(gè)博士后工作站。中國(guó)西電肅團(tuán)有限公司我們的新定位我們的新定位核心技術(shù)一流|經(jīng)營(yíng)實(shí)力一流I產(chǎn)品服務(wù)一流cEameEtqupnarHararchimu責(zé)任使命：·新技術(shù)策源地·新產(chǎn)品孵化區(qū)·新機(jī)制試驗(yàn)田·新效益增長(zhǎng)點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)：·全面建成國(guó)際領(lǐng)先科技型企業(yè)·技術(shù)實(shí)力世界一流·人才團(tuán)隊(duì)世界一流·體制機(jī)制世界一流目錄04研究展望CmEuneEqupnarnHrarchInnueafBcarc海上風(fēng)電背景“十四五”末，我國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量需預(yù)計(jì)達(dá)到1億千瓦以上，到2030年累“十四五”末，我國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量需預(yù)計(jì)達(dá)到1億千瓦以上，到2030年累計(jì)達(dá)2億千瓦以上，到2050年累計(jì)不少于10億千瓦。2050年全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量至少達(dá)到20億千瓦。我國(guó)海上風(fēng)資源70%集中在遠(yuǎn)海，大規(guī)模遠(yuǎn)海風(fēng)電集中開(kāi)發(fā)與送出成為趨勢(shì)。3009GW可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量歐洲2021-2025年海上風(fēng)電將新增裝機(jī)21.8GWamLuiuleEqulonaranrarchiminmeofDcmrcaa7umouy海上風(fēng)電匯集與送出目前海上風(fēng)電送出系統(tǒng)主要包括交流、柔性直流目前海上風(fēng)電送出系統(tǒng)主要包括交流、柔性直流兩類送出方案。交流送出方案主要適用于離岸70km以內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)景；直流送出方案大多適用于70km及以上的應(yīng)用場(chǎng)景。海上風(fēng)電交流送出解決方案海上風(fēng)電柔性直流送出解決方案適用于大規(guī)模、大容量(1000MW到2000MW)中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備深遠(yuǎn)海風(fēng)電柔性直流送出投運(yùn)時(shí)間12345如東工程6陽(yáng)江青洲五七工程計(jì)劃20247汕頭中彭二規(guī)劃中8福建長(zhǎng)樂(lè)外海規(guī)劃中9汕頭國(guó)管海域規(guī)劃中目錄03核心裝備與智能運(yùn)維04研究展望CmuEeuneEqupnarnlrarchIhuunafbcance深遠(yuǎn)海風(fēng)電柔直送出關(guān)鍵技術(shù)口海上風(fēng)電柔直送出系統(tǒng)主要包括海上風(fēng)電場(chǎng)、匯集系統(tǒng)、海上換流平臺(tái)、高壓直流海纜、陸上換流站等部分口如何保證大規(guī)模深遠(yuǎn)海風(fēng)電柔直系統(tǒng)高效送出與安全穩(wěn)定并網(wǎng)，是亟待解決的重點(diǎn)問(wèn)題口中國(guó)電氣裝備圍繞上述問(wèn)題開(kāi)展了風(fēng)場(chǎng)110kV匯集、寬頻振蕩抑制、核心裝備緊湊輕型化設(shè)計(jì)及智能運(yùn)維等關(guān)鍵技術(shù)研究換流變換流變手向部于于1百工換流閥有中中中建roLroL么l匯集海纜高壓直流海纜CmuEeanleEquonamHacarchlunueafBc海上平臺(tái)110kV交流匯集66kV海纜容量的1.66倍。在總傳輸容量66kV海纜間隔數(shù)量的60%,節(jié)省30%海海上艷流站風(fēng)機(jī)66V海博66kV匯集1綜合對(duì)比，在相同工!1程條件下上110kV匯集方案造價(jià)比66kv!匯集方案造價(jià)低25%,66kV耗材價(jià)格高5%左右。CmuBecnteEaupnarnHararchInun海上平臺(tái)110kV交流匯集>更緊湊·海上平臺(tái)更少的海纜進(jìn)線、更小的》更可靠·更為成熟的產(chǎn)品與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保證傳·豐富的技術(shù)積累·專業(yè)的配套產(chǎn)線·先進(jìn)的專家團(tuán)隊(duì)·豐富的應(yīng)用實(shí)例·強(qiáng)大的設(shè)備制造集群中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司CmuEeuneEqupnamHararchunueafBcareardTutmabyyCo.ud寬頻振蕩自適應(yīng)抑制-現(xiàn)狀年站+陽(yáng)南澳柔直工程一世界首個(gè)風(fēng)場(chǎng)經(jīng)多端柔直并網(wǎng)工程高頻振蕩(>1高頻振蕩(>1kHz)中頻振蕩(100~1kHz)0張北話北京站HB風(fēng)電場(chǎng)?？扇鐤|工程一我國(guó)首個(gè)海風(fēng)柔直井網(wǎng)工程Borwin1如東工程一我國(guó)首個(gè)海風(fēng)柔直井網(wǎng)工程Borwin1HVDC工程一世界首個(gè)海上風(fēng)電柔直并網(wǎng)工程ChineElecurlcalEqCmueuneEqlpnamHsrarchihumeafBcanea口寬頻振蕩主要有狀態(tài)空間特征值、時(shí)域仿真、阻抗建模等分析法，中國(guó)電氣裝備聯(lián)合上海交大開(kāi)展基于阻抗法寬頻振蕩自適應(yīng)抑制技術(shù)攻關(guān)，該成果將應(yīng)用于海外海風(fēng)柔直送出工程(目前在阻抗建模、機(jī)理研究方面取得了狀態(tài)空間特征值分析法優(yōu)點(diǎn)：可準(zhǔn)確得到參數(shù)變量對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響不足：1)物理意義不清晰；2)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)計(jì)算量大，求解困難；3)電路拓?fù)涓淖儠r(shí)模型需要重構(gòu)，適用性較弱時(shí)域仿真分析法優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確判斷穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)分析方法進(jìn)行檢驗(yàn)不足：1)不足以揭示振蕩事故的產(chǎn)生機(jī)理；2)無(wú)法為穩(wěn)定運(yùn)行控制設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)阻抗分析法優(yōu)點(diǎn)：1)物理意義清晰直觀；2)對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，可通過(guò)實(shí)測(cè)獲取阻抗模型，方便簡(jiǎn)潔不足：聚合模型會(huì)忽略部分系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息口阻抗分析法可表征新能源發(fā)電及電力電子裝置在不同頻率小信號(hào)擾動(dòng)下的響應(yīng)特性，適用于復(fù)雜系統(tǒng)下黑箱模型，在新能源并網(wǎng)工程寬頻振蕩領(lǐng)域應(yīng)用廣泛中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司CmuEeaneEqupmarnRsra寬頻振蕩自適應(yīng)抑制-精細(xì)化阻抗建模過(guò)液器#網(wǎng)點(diǎn)z_T哩塊1Y模塊化多端口頻域阻抗建模步驟正序阻抗l直驅(qū)風(fēng)機(jī)阻抗模型驗(yàn)證口……根據(jù)新能源場(chǎng)站拓?fù)錁?gòu)造阻抗網(wǎng)絡(luò)模型。一一十一逐級(jí)進(jìn)行阻抗模型的串井聯(lián)。z-Z(ZZzZ)新能源場(chǎng)站阻抗網(wǎng)絡(luò)聚合建模CmEEuneEqupnarnHararchinu口針對(duì)MMC換流器多諧波特征，提出基于諧波狀態(tài)空間(HSS)的柔直MMC動(dòng)態(tài)建模方法，寬頻阻抗模型可計(jì)及內(nèi)部諧波動(dòng)態(tài)和所有控制環(huán)節(jié)寬頻振蕩自適應(yīng)抑制-次/超同步振蕩機(jī)理風(fēng)電場(chǎng)海上陸上海上互聯(lián)系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)畫諾頓等效戴維南等效海上風(fēng)電場(chǎng)柔直送端換流站◆√√次/超同步頻段主導(dǎo)因素：chinsEketicalEqulomecttpnhahiaathTdnosy寬頻振蕩自適應(yīng)抑制-中/高頻振蕩機(jī)理結(jié)論◆結(jié)論◆中/高頻段主導(dǎo)因素：阻尼如如融0PCC電流PCC電流(A)PCC電壓(KV)電壓電流波形有功無(wú)功波形08s時(shí)增大相道時(shí)o-100E一有動(dòng)功年一無(wú)動(dòng)動(dòng)牢海上高功率密度柔直換流閥關(guān)鍵技術(shù)11、子模塊容值對(duì)動(dòng)態(tài)換流特性的影響規(guī)律1、子模塊容值對(duì)動(dòng)態(tài)換流特性的影響規(guī)律子律口事等體通(直子模塊額定電壓、傳輸功率等對(duì)電容波動(dòng)率影響不同工況對(duì)子模塊容值需求規(guī)律NO子律口事等體通(直子模塊額定電壓、傳輸功率等對(duì)電容波動(dòng)率影響不同工況對(duì)子模塊容值需求規(guī)律NO環(huán)流抑制、開(kāi)關(guān)頻率優(yōu)化等策略對(duì)電容波動(dòng)率影響不同容值與子模塊額定電壓對(duì)取能電源上電影響100WWWW開(kāi)關(guān)頻率優(yōu)化策略使能不同額定電壓下啟動(dòng)時(shí)間不同中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司 2、基于橋臂主動(dòng)環(huán)流注入的電容參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)c電民t"221+.aaa3、低容值下電壓波動(dòng)平抑控制策略3、低容值下電壓波動(dòng)平抑控制策略CC28300200502.01002010202002025020300"2.00002.00502019020150202002.0250203002.03502.2002.0501102015021020502050203502閥側(cè)電壓波形對(duì)比無(wú)三次諧波注入下波形圖三次諧波注入下波形圖口橋臂電流有效值和電容電壓波動(dòng)率均有大幅降低，電容電壓波口橋臂電流有效值和電容電壓波動(dòng)率均有大幅降低，電容電壓波動(dòng)率降低1.5%,橋臂電流降低9%02|柔直送出關(guān)鍵技術(shù)目錄海上風(fēng)電核心裝備塔筒變壓器換流閥耗能裝置高壓變壓器電抗器套管避雷器避雷器海纜塔筒GIS控保系統(tǒng)塔筒GISottpnnhahiaathTdnosy風(fēng)電項(xiàng)目中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司口率先研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)套±210/±350/±550千伏直流GIS,并通過(guò)了長(zhǎng)期帶電考核、適海性C5-H級(jí)防腐、海洋9級(jí)抗震驗(yàn)證及國(guó)家級(jí)鑒定，技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。72.5kV/252kV低頻GIS應(yīng)用于世界首個(gè)高壓大容量低頻換頻站一亭山和中埠換頻站。40.5kV低頻開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首個(gè)示范站——浙江臺(tái)州柔性低頻輸電工程平臺(tái)柔直換流閥產(chǎn)品入選"2021年度能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備項(xiàng)目"口依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“海上柔性直流高功率密度換流閥關(guān)鍵技術(shù)及裝置研制”,結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)方計(jì)，其中閥塔長(zhǎng)度方向優(yōu)于目標(biāo)值18.8%,重量?jī)?yōu)于目標(biāo)值5%閥組件效果圖閥組件效果圖完整閥塔效果圖中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備總投資30億元口掌握220kV海纜軟接頭導(dǎo)體焊接、絕緣擠出硫化等關(guān)鍵制備工藝，實(shí)現(xiàn)通過(guò)仿真對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)真三t擠出過(guò)程流體軌跡中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司智能運(yùn)維GIS變壓器、GIS變壓器、水下機(jī)器人(ROV)中國(guó)電氣裝備cnutechneEiprsmherhinameatbcenTucn關(guān)鍵裝備：智慧GIS控制器控制器王"王"252kV智慧GIS系統(tǒng)架構(gòu)圖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)戶外長(zhǎng)期帶電運(yùn)行測(cè)試行程傳感器彈國(guó)壓力傳&線圈電流傳感器252kVGIS狀態(tài)全面感知中國(guó)電氣裝備chinsEkcticalEqulomecuBetneEpprsmaerchinauteafbeeneTcnoby關(guān)鍵裝備：智慧GIS口GIS數(shù)字孿生系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期數(shù)字化管理，依托現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與數(shù)字孿生體分析，提供產(chǎn)品故障分析、壽命預(yù)測(cè)、遠(yuǎn)程管理等增值服務(wù)，提升用戶體驗(yàn)，降低運(yùn)維成本應(yīng)用層模型層數(shù)據(jù)層距離準(zhǔn)確掌握設(shè)備狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)預(yù)警、精準(zhǔn)刻畫故障發(fā)展過(guò)程、預(yù)測(cè)設(shè)備壽命的目標(biāo)存在較大強(qiáng)度大。尚末實(shí)現(xiàn)數(shù)字和物理模型融合,監(jiān)盤顯示不直觀，缺乏有效的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)估模型、故障診斷模型以及相關(guān)業(yè)務(wù)模型等。未能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)備全狀態(tài)感知；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的類型和格式各異，而且數(shù)據(jù)無(wú)法共享，難以綜合各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和診斷預(yù)警。設(shè)備全景視頻監(jiān)控多維信息呈現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)分析設(shè)備故障診斷運(yùn)檢業(yè)務(wù)管理設(shè)備資產(chǎn)管理知識(shí)技能培訓(xùn)多維信息呈現(xiàn)全景視頻監(jiān)控多維信息呈現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)分析設(shè)備診斷分析關(guān)鍵裝備：數(shù)字化換流閥口以換流閥智能運(yùn)維為目標(biāo)，梳理實(shí)際業(yè)務(wù)需求，依托實(shí)際工程積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)，綜合知識(shí)圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)處理模型，對(duì)換流閥運(yùn)行狀態(tài)綜合分析，實(shí)現(xiàn)換流閥“可觀、可測(cè)、可控”,保障設(shè)備可靠和作業(yè)人員安全測(cè)安全檢測(cè)模型以提取聲紋教據(jù)多倒數(shù)4SNE降至2-維四類人工智能服務(wù)組件構(gòu)建·如何進(jìn)行傳感量測(cè)單元最優(yōu)化部署?·有限測(cè)量的多源數(shù)據(jù)多元特征感知?·數(shù)據(jù)-模型如何混合驅(qū)動(dòng)?關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究海上換流閥全景感知量測(cè)單元融合與最優(yōu)部署方法研究海上換流閥多源數(shù)據(jù)治理技術(shù)研究海上換流閥全景感知、故障診斷、主動(dòng)預(yù)警技術(shù)口基于人工智能圖像識(shí)別技術(shù)，針對(duì)海上風(fēng)電閥廳的違章作業(yè)行為、水冷系統(tǒng)漏水、閥塔紅外讀數(shù)等進(jìn)行智能檢測(cè)，研發(fā)柔直閥智能感知分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可知、人員作業(yè)行為可觀閥廳設(shè)備-人員-環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)(安全帽+安全帶+閥塔污穢+漏水…)品品視顧基于YOLOv9網(wǎng)絡(luò)微調(diào)極調(diào)練模缺陷檢酒、作業(yè)安全模型紅外識(shí)別圖像紅外識(shí)別圖像檢測(cè)模型文本檢測(cè)結(jié)果文本識(shí)別結(jié)果模型微調(diào)OCR紅外數(shù)字識(shí)別··基于保護(hù)裁剪、MixUp等技術(shù)擴(kuò)增數(shù)據(jù)集，對(duì)于缺陷數(shù)據(jù)使用GAN、Diffusion等進(jìn)行樣本擴(kuò)充·利用預(yù)訓(xùn)練YOLOv9模型在安全作業(yè)數(shù)據(jù)集和缺陷檢測(cè)數(shù)據(jù)集上分別訓(xùn)練檢測(cè)模型，調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)率、損失的數(shù)、優(yōu)化策路等調(diào)優(yōu)·雙階段OCR算法進(jìn)行紅外識(shí)別。第一階段，訓(xùn)練EAST、DB等文本檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)定位數(shù)字的位置，第二階段，利用基于CTC或者基于注意力的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成文本關(guān)鍵技術(shù)中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司數(shù)字化換流閥---聲紋識(shí)別組件(2)實(shí)時(shí)a提取多倒參數(shù)葉PCA降至5-10維她t-5NI降至2-3維sSSVM分類模型盤顏是否正常否標(biāo)記深存t-SNE降至2-3維PCA陳至5-10維s聲音去噪關(guān)鍵技術(shù)中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備中國(guó)電氣裝備集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司chutEbmhamaaTcmosy數(shù)字化換流閥---虛擬Al助手組件(3)實(shí)體發(fā)現(xiàn)和關(guān)系抽取實(shí)體發(fā)現(xiàn)和關(guān)系抽取BiLSTM實(shí)體消歧抽取關(guān)聯(lián)實(shí)體關(guān)系知識(shí)演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)嵌入邏輯回歸知識(shí)圖譜應(yīng)用研究知識(shí)抽取知識(shí)表示巨元組知識(shí)分布數(shù)據(jù)庫(kù)智能回答模塊單位單位故障部位檢修文檔控制措施換流站數(shù)字化換流閥---故障診斷與主動(dòng)預(yù)警組件(4)異常診斷模型構(gòu)建異常診斷模型構(gòu)建子模塊電氣量歷提取異常相關(guān)電氣量電氣量預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練[開(kāi)歷史在線測(cè)時(shí)問(wèn)積西存在開(kāi)基于預(yù)測(cè)殘差的故障預(yù)測(cè)方法關(guān)鍵技術(shù)子模塊異常診斷輸入子模塊在線相關(guān)·歸納得到7種子模塊故障，設(shè)計(jì)迭代查