把海缆输电频率降低后，对大规模海上风电送出意味着什么

随着海上风能资源的不断开发，海上风电呈现规模化、集群化及远海化的发展趋势。其中，能够将跨海远距离、聚合大容量的风电能量安全、可靠且经济地输送到岸上的技术具有重要意义。

目前海上风电接入陆上工频系统的方式包括工频高压交流输电、柔性直流输电、低频交流输电等。在近海区域，风电的输送主要依赖工频交流输电技术。然而，当风电场距离海岸线超过一定距离时，受交流输电过程中的海缆无功功率大等问题影响，输送能力严重受限。

虽然柔性直流输电能够解决输送距离限制的问题，但需要建设大型的海上换流平台，经济成本和建造难度都很高。由此，低频输电方式应运而生，通过降低线路输送频率，极大减少海缆沿线充电无功功率，从而提升线路输送能力。

低频交流输电技术也被称作分频输电技术，是通过交交变频装置将50Hz工频电力降低为非工频进行输电的技术，具有低频长距离输送和柔性友好互联的技术优势，通过降低频率可降低线路阻抗，可有效提升有功输送能力和输送距离。借助柔性低频输电技术，只需要在内陆建设一座换流站即可实现海上风电的长距离输送。

中国科学院院士陈维江此前提出了基于电力电子器件的柔性低频交流输电构想。他指出，柔性低频交流输电是工频交流输电与直流输电方式的有益补充，可应用于中远距离海上风电送出、陆上新能源汇集与送出、直流落点地区潮流疏散、多岛屿互联及电缆化城网供电、偏远地区长距离输电等场景。与此同时，国网浙江电力牵头联合多家单位共同开展“柔性低频输电关键技术”相关研究，为柔性低频输电示范工程的建设奠定了基础。

2022年6月，台州35kV柔性低频输电示范工程在浙江省台州市投运，这也是全国首套稳定运行在20Hz电网频率下的实用化发输变配工程。35kV低频工程海缆作为该工程的主体结构之一，连接大陈岛上大陈变与陆上盐场换频站，敷设长度约25.7km。有数据显示，该柔性低频输电工程相比工频输电线损降低了1.2%。

当前，玉环2号海上风电场柔性低频输电工程也正在扎实推进建设，其首次在中远海应用柔性低频技术，将传统电网中50Hz的输电频率降低到20Hz。该工程采用220kV交流20Hz海底电缆，相比传统的工频输电，低频海缆能够降低线路电抗、充电功率及损耗，实现更远距离、更大容量输电，或减少海缆截面积。

业内为何确定20Hz为工程频率？据有关专家解释，频率过低会提升低频变压器的体积和重量，增加断路器的分断难度，从而提高设备成本；频率过高则会降低远距离输电能力。经过层层计算验证和仿真比对，综合考虑经济性与输电能力，最终确定20Hz输电的适宜距离为离岸70km至180km的中远海范围内，在实现百万千瓦风电全额送出时，比柔性直流输电更具经济性。

不过，对于低频交流输电技术，因受单回海缆载流能力限制，当输电规模较大时，电能需要采取更高电压等级和多回交流海缆送出。

有研究指出，当远海风电送出输电规模在1GW时，可通过2回330kV交流海缆送出；当输电规模达2GW时，需通过3回500kV交流海缆送出。输电距离越远，对交流海缆载流能力的要求更高。对于3GW及以上输电规模，若采取低频交流输电技术，则因交流海缆回路数增加导致占用过多海域资源，且大容量交交变频器的实现仍有待落实。