在江蘇省如東縣綿長的海岸線上，一排排白色風機迎風而轉(zhuǎn)，將源源不斷的清潔電能送向遠方。不久后，一棟乘風破浪的"海景房"也將加入這片"蔚藍"，掀開我國海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的一頁。
日前，由中國能建旗下的中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司(以下簡稱"中南院")負責電氣設(shè)計的江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程海上換流站，平臺三層已經(jīng)順利搭載，一層至三層電氣設(shè)備正處于安裝和分系統(tǒng)調(diào)試階段，為這項世界上首個±400千伏海上風電柔性直流輸電工程按期推進奠定了基礎(chǔ)。
海上換流站建造仰視圖
據(jù)了解，柔性直流輸電技術(shù)具有潮流反轉(zhuǎn)方便快捷、事故后快速恢復(fù)供電及黑啟動等優(yōu)點，特別適合于可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)及孤島供電等領(lǐng)域。江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程是世界在建的電壓等級最高的海上風電柔性直流輸電工程，全面建成投運后，年上網(wǎng)電量可達24億千瓦時，滿足約99萬戶家庭年用電量。同時，該工程將鋪設(shè)超過100公里的直流海底電纜，是國內(nèi)電壓等級最高、輸送距離最長的直流海底電纜。
國外海上風電柔性直流輸電工程的設(shè)計建設(shè)周期通常為3-5年，為盡快利用海上豐富的風電資源和綠色電能，江蘇如東海上風電場柔性直流輸電工程須在2021年底前完成并網(wǎng)，時間緊、任務(wù)重、難度大是中南院設(shè)計團隊必然面對的重大挑戰(zhàn)。
海上換流站是遠距離、大容量海上風電送出工程的核心裝備。如東海上換流站位于如東縣東部的黃沙洋海域，離岸直線距離約70公里，負責匯聚如東#H6、#H8和#H10三個海上風電場共計1100兆瓦的電能，轉(zhuǎn)換為直流電后，通過直流海纜送至陸上換流站，最終接入江蘇電網(wǎng)。
工程接線示意圖
如東海上換流站按無人值班設(shè)計，由陸上換流站統(tǒng)一運維，在陸上換流站建設(shè)一套一體化監(jiān)控平臺，實現(xiàn)風場監(jiān)控系統(tǒng)、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)、柔直換流站監(jiān)控系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測、海纜在線監(jiān)測、平臺輔助系統(tǒng)等統(tǒng)一接入，不僅可實現(xiàn)陸上換流站對整個如東海上風電柔性直流輸電工程的監(jiān)控，還能將監(jiān)控信息傳至遠方集控中心。
如東海上換流站包含基礎(chǔ)樁、導管架、上部模塊3大部分，其建造規(guī)模約為常規(guī)220千伏海上升壓站的7-8倍。換流站的上部模塊為七層建筑，平面尺寸約為84米×94米，相當于一個足球場大小，高約44米，總重約20000噸。
據(jù)該項目經(jīng)理周國梁介紹，"換流站施工圖設(shè)計高峰正逢新冠肺炎疫情暴發(fā)之際。但是，工期緊、步伐更緊，困難多、辦法更多，項目團隊迎難而上，克服重重困難，有力保障了施工圖設(shè)計進度。"
海上換流站緊湊化、輕型化的設(shè)計要求與大容量柔性直流輸電工程換流站的電氣設(shè)備布置設(shè)計存在較大的沖突。經(jīng)過全方位的方案比選論證和幾十稿電氣總平面圖的迭代優(yōu)化，項目團隊提出了海上風電柔性直流輸電工程海上換流站電氣設(shè)備布置的典型范式。
海上換流站建造俯視圖
由于如東海上換流站采用了全戶內(nèi)、全封閉、緊湊型、層疊式的電氣設(shè)備布置方案，新設(shè)備、新技術(shù)較多，并且，海上換流站在國內(nèi)尚無實際工程設(shè)計經(jīng)驗，如何在短期內(nèi)完成電氣設(shè)備技術(shù)規(guī)范書的編制，是前期設(shè)計中面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。"我們聯(lián)合多家設(shè)計單位和設(shè)備供應(yīng)商，開展了多輪設(shè)備可靠性提升與性能優(yōu)化研究，最終提出了適應(yīng)極端惡劣環(huán)境、設(shè)備緊湊輕型化、運維遠程/無人化、高可靠性等特殊要求的設(shè)備參數(shù)及性能要求。"電氣一次主設(shè)人陳鵬回憶說。
"相比于陸上換流站，海上換流站的設(shè)計有其特殊性和技術(shù)難點，需結(jié)合特殊環(huán)境和特點要求。"中南院副總工程師梁言橋表示，中南院已將海上風電柔性直流輸電工程作為未來發(fā)展的主要方向之一，將依托江蘇如東海上風電柔性直流輸電工程，實現(xiàn)系列化創(chuàng)新型技術(shù)成果的落地實踐，打破國外設(shè)計壁壘，努力打造能復(fù)制、可推廣的遠海風電直流送出精品方案與樣板工程，助推我國遠海風電大規(guī)模集約開發(fā)與并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，努力建成具有世界領(lǐng)先水平的遠海風電送出技術(shù)研發(fā)體系。(記者熊源、通訊員陳鵬)
