我国的海岸线长、可利用海域面积广，在发展海上风电方面有着天然地理资源优势。在全球积极推进能源转型的大背景下，我国海上风电发展正迎来前所未有的机遇。
近年来，随着对深远海风电项目的不断探索开发，海上风电输变电系统创新开始聚焦于输电距离长且投资成本相对可控的柔性直流与低频输电技术上。
目前国内的电网环境为50Hz，国网相关单位自2014年起，便联合中国电科院、西安交大等单位，开展柔性低频输电关键技术与装备研制应用，综合经济性和可靠性，选定20Hz为系统工作频率，这也是我国自主原创的新型输电技术——柔性低频输出技术。
不同送出方式经济性对比
·全球首台16MW级低频海上风电机组
低频输电技术自我国首次提出以来，目前只有台州工程、杭州区域互联工程两处陆上示范，在海上风电大规模应用更是没有。在20Hz条件下，风机整机的设计验证和并网、大部件设计与试验等方面仍是一片空白，面临巨大挑战，电气风电就是在这样的情况下突破性实现了低频方案在海上风电的批量产品应用。
7月2日，由北极星电力网、北极星风力发电网主办的第五届海上风电创新发展大会在山东烟台盛大召开，上海电气风电集团股份有限公司工研院产品总设梅乐在会议上分享了大兆瓦低频风机技术创新与实践。
上海电气风电集团股份有限公司工研院产品总设梅乐
他介绍到，电气风电全球首台16MW级低频海上风电机组，采用了20Hz交流输出-柔性低频输电技术，这在全球属于首次。该机组于2024年8月份在汕头基地下线，叶轮直径252m，目前浙江玉环2号海上低频风电示范项目配备了19台该机组，低频风机需要配备低频的输电方案，一起完成整个风电场的输送建设。
在海上风电低频输电系统中，低频风电机组的改造与应用最为关键。从工频50Hz到低频20Hz，需针对电气系统，如核心的变流器、变压器、开断设备及机组自耗电电气设备等做适应性设计，与电气设备相连接的整机系统也需要做相应的调整。
他表示，柔性低频输出技术作为我国自主原始创新的新型输电技术，具有输电能力提升，组网灵活，柔性控制能力强等优势。但目前也仍存在标准缺失、电网协同控制难度大、低频机组设计难度大的挑战。
·低频机组开发设计挑战
梅乐坦言，电气风电在低频机组的设计开发的过程中也遇到了一些困难，其中主要的是当前低频系统的开发设计没有标准体系做支撑，并网接口标准缺位，以及在测试认证体系等方面其实都是不完善的。对于整机而言，除了电气系统对于低频的定制化设计，还需要将这些电气部件有效的整合在风机的整体里面，对于低频的机组本身设计也是一个挑战，测试验证工作更为复杂。
面对这些优势以及挑战，上海电气提出了自己的低频的解决方案。
电气风电低频机组设计
结合低频的设计需求，电气风电对于电气系统是做了定制化开发，包括低频的变压器，低频开关设备，以及低频的变流器和变频电源。
除此之外，低频机组设计在测试验证方面做了大量的工作。在低频开关设备方面，联合西开电气、西安高压电器研究院探讨了在低频条件下的实验特殊性，共同制定了20Hz低频下的特殊实验方法。针对低频变压器，对振动特性，励磁涌流，变压器箱体机械强度，变压器铁芯及绕组温升进行仿真和试验。验证低频性能。针对低频变流器及变频电源，电气风电还利用电网模拟了低频20Hz的环境条件，验证其并网性能和运行特性。
除了部件之外，在整机的层面也有很多的测试。低频风机在车间装配时，会进行多个测试环节。包括轮毂站测试，驱动链空载测试，机舱总装测试，整机旋转测试。针对低频系统，模拟实际低频供电环境输入，测试机组用电设备运行。
电气风电通过低频风电机组的设计研发与生产制造，构建了低频创新解决方案，拓展了低频风机的供应链体系，随着低频技术的不断验证以及供应链的更加完善，低频机组将会在更多的场景得到应用。电气风电通过低频风电机组推进新型电力系统建设，助力海上风电创新高质量发展。
