日立ABB电网全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉：海上风电输电及并网技术与工程实践

2021年11月16日，中欧海上风电产业合作与技术创新论坛在盐城召开。

本次论坛由水电水利规划设计总院、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国欧盟商会和盐城市政府联合主办，论坛以“中欧海上风电合作、助力碳达峰碳中和”为主题，旨在构建中欧海上风电领域交流合作平台，及时分享技术创新和优秀实践，推动海上风电产业高质量发展，共同绘画绿色发展美好未来。

近年来，盐城积极践行“四个革命，一个合作”能源安全新战略和贯彻落实“2030碳达峰，2060碳中和”的双碳目标，致力于打造引领全球新能源产业发展的风向标和要素资源对接的新高地，一座国际绿色能源之城正在快速崛起。

日立ABB电网全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉出席论坛并作主旨演讲，如下为发言实录：

尊敬的各位嘉宾上午好！非常高兴来参加中欧海上风电产业合作与技术创新论坛！我是日立ABB电网有限公司的张金泉，我也简单介绍一下，可能大家不是很熟悉，ABB电网前身是ABB电网事业部。2020年7月份，日立购买了ABB电网事业部80%的股份，所以现在我们是一家日立和ABB合资企业。

我们合资企业的重心就是致力于推动社会价值、环境价值和经济价值的和谐发展，通过技术创新和数字化打造可持续能源发展未来。我们公司总部还是在瑞士，在苏黎世，我们还是一家欧洲企业。我们主要业务就是电网建设和发电运维等各方面一些业务。

在这个2050年新型能源碳中和迈进过程中，我们电力将会在整个能源系统中提供重要支撑作用，这主要三个方面：1、发电侧、化石能源向可再生能源转换，这里面电力起到非常重要作用。2、用户侧，电气化，工业交通楼宇和电气化水平不断提升。3、和电有关的，我们叫互补一些能源产业，包括能源载体，包括制氢、储能等各个方面。

刚才陈院士讲了，我们预计到2050年，电力在整个能源需求侧会占到50%以上，所以这个提高电气化的效能促进主要能源电气化转变这是非常重要的方面。未来能源系统我们认为实现碳中和的目标，实现大规模利用，一个能源平台，一个数字化平台。我们日立ABB专注于能源平台这个方面。

海上风电技术，刚才大家讲了，持续发展过程当中第一个就是风机容量在不断的加大，现在已经有15兆瓦风机正在投入运行。同时它的机电系统我们可以做到66千伏都是比较成熟的技术。另外损耗也在不断减少，还有一个它的布局也在发生比较大的变化。

第二个方面，我们讲机电协同66千伏变压器开关都是非常成熟技术，另外交流海上升压站现在变成产业化生产，现在基本上标准化设计，我们还可以做预知解决方案。

另外一个方面，为了促进设备可靠性，数字化变电站概念，用在海上交流变电站方面。

另外一个方面，悬浮式技术，我们做电气设备，从电气设备角度不管海上变电站还是风机里面电气设备，我们都有比较成熟的技术。

最后一个方面，高压直流送出，66千伏风机可以直接送到直流换流站送到岸上，另外现在2GW大功率输送，我们技术也相对比较成熟，有时候受一些电缆制造影响，但是从电气设备上这个也是比较成熟。

另外，我们在2GW的以上送出方面，我们还是推荐双极拓扑结构，这样可以减少电网发电冲击，同时保证电力送出实现最大化。

这个就是海上发电技术比较大的变化，从风机侧通过66千伏机电系统可以直接送到海上升压站，再通过高压直流通道通过海缆送到陆上换流站，然后电气可以接到交流电网，避免原来风机一些风险。

海上风电和交流比最大优势：

第一个，这个损耗比较低，尤其远距离送电时候，损耗降低一半以上。另外柔性直流可以提供比较好的电压和频率支撑，这可能是交流和传统直流没有的。另外一个海上风机组合陆上电网安全解耦，一方出现故障的时候不会影响到另外一端，海上风机出现故障不会影响整个电网送电。

目前海上风电大概三分之一通过高压直流送出，每个GW小时可以减少200吨的碳排放。日立ABB我们在高压自流上比较领先的企业，案例就是海上风电送出当中，在2000年的时候，我们第一个在丹麦叫7个GW，10.5千伏；在2011年400个GW，150千伏；2015年的时候，800GW，320千伏。这些都是投运的实现，2017年的时候做了一个916GW，320千伏的。当然现在再做，正在实施的还有2024年的900GW，320千伏。

所以，这方面我们还是有丰富的经验，高压直流本身原来日立ABB发明，60年前我们发明高压直流技术，在全球参与的超过120个高压直流工程，柔性直流也有20年历史，全球有70%柔性直流输电的业绩。

海上直流输电大家讲了，还有一些很多的特点，一个可用率非常重要，风场建完以后，可用率低就是一个浪费，电发不出来。

第二个，就是损耗，高压直流柔性直流损耗不断降低，现在全站损耗可以降到0.8%以下。阀损耗降到0.6%以下，稳定性也是非常重要。因为电力电子加上风机这边产生很多谐波，我们有成熟技术抑制高频振荡，实现整个无振荡的连接。

另外一个方面，海上平台大家知道造价非常高，所以海上平台小型化，也是我们一直研究一个方向。目前我们典型的案例，一个GW的海上风电它的直流平台能做到8000吨以下，这个远远低于我们竞争对手和同行业的水平。

另外，在2GW现在正在做一些技术准备，我们还是希望采用这种双级支撑，如果一个极出现故障，另外一个极送出计划，不会让整个发电场停下来。这方面通过双极结构。另外对当地电网冲击也会最小化。

另外从海上风电，其实刚才提到一些，一个就是我们在设计的时候地因为在欧洲我们都是做总包工程，很小项目，打成一个部分一个部分招标。所以里面觉得有几个参数比较重要，最重要度电成本和初始成本，我们做一个优化。其中损耗、高性能非常重要参数，因为直接影响到你的整个项目一个回报。

第二个就是系统拓扑选择，什么容量、什么电压下选择什么单极、双极，对后续影响也是非常重要。

第三个部分，系统设计，过电压等等，海上风电我们作为发电厂看待，这不是电网，还是有很大的区别，从控制保护等各个方面。这一块也是在决策时候也是非常重要的一个方面。

另外一个，核心设备的选择，高可靠、低损耗和紧凑，这个也是关键点。因为大家知道海上风电如果作为一次维修，假定一个设备坏了，更换一个设备或者做一个维修，估计没有100-200万人民币做不下来。设备可靠性非常重要。

另外一个全生命周期成本，我们设计阀、设备都是30年。我估计很少有公司真的做过一些计算，30年代表什么？因为30年在海上，海浪30年不断摇晃，不断拍打，振动需要非常复杂的技术进行计算和模拟。另外在中国考虑地震影响，抗震能力和抗海浪潮汐能力是两个矛盾一件事情。所以这方面需要很多技术保证整个设备运行30年。

另外一个，平台的小型化的设计，这里面就是除了一个整个的设备优化，还有新技术。我们现在做把平台所有的开关设备都做成气体绝缘，降低整个项目造价，和整个项目的投资。

因为我们在欧洲参与很多欧洲海上风电输出一些项目，刚才我们很多专家都介绍了，欧洲正在做海上直流电网，强化欧洲能源市场。

第二个，通过新能源高效并网与交易支撑，实现欧洲绿色发展。

另外一个，因为新能源间歇性还有很多特点，需要一个有效的系统来保障整个能源的供应。另外一个方面，提高基础设施的利用率非常重要。所以这里面由于有几个技术：1、多端直流技术。2、直流断路器技术。3、直流电网保护，一个它和电网不太一样，发电作为一个能源岛，一个不同的终端也有很多技术在里面。4、高压直流所有的电气设备，我们叫气体绝缘化，减少占地面积。

这就是欧洲我们参与一些案例，在欧洲刚才讲到在苏格兰水电输电公司他们基于两端一个直流项目，未来再扩三端，五端直流，相当于多端高压直流联网，这样加大电力供应的安全，同时帮助能源之间的传输，有利于降低温室气体效应。5个系统整个控制和保护系统，还是要求很高的，包括整个系统的稳定性，需要很多的研究在里面。

我就简单介绍这么多，我们的目标还是和大家一起，通过我们的技术创新和业务模式的创新，构建绿色能源系统共同享受低碳美好未来，谢谢大家！

（发言根据演讲速记整理，未经演讲人审核）