500kW 海上风电：海上升压站 + GIS + 特种隔离变 + 海底电缆送出深度解析
1×500kW WTG · 800kVA 箱变(0.69/35kV) · 海上升压站 GIS · 特种隔离变 · 110kV 海底电缆
1 · TL;DR Conclusion
结论：500 kW 海上风电场（1×500 kW 风机）采用「800 kVA 一机一变箱变（0.69/35 kV）→ 海上升压站 35 kV GIS → 特种隔离变 → 110 kV 海底电缆送出 + ±1 Mvar SVG」方案，C5-M 海洋防腐（特种隔离变/GIS 另议），配置器设备总价约 $491,625（FOB）、EPC 约 $640,850、回收 9 年、IRR 10.6%（方案级估算）。
- •1×500 kW 风机 → 800 kVA 箱变（0.69/35 kV）一机一变；海上平台集成
- •海上升压站 35 kV GIS（防腐、紧凑、少维护）+ 特种隔离变（海底电缆电容/绝缘隔离）
- •110 kV 海底电缆送出 + ±1 Mvar SVG（PF ±0.95）+ C5-M 海洋防腐（配置已标）
- •年发电 1,040,250 kWh（P50），P90 986,906 kWh，年收入 $83,220（$0.08/kWh PPA）
- •经济性：EPC $640,850、回收 9 年、IRR 10.6%、25 年 ROI 181%
2 · Solution Overview
海上风电场与陆上的根本区别在环境：盐雾腐蚀（C5-M）、平台空间与重量受限、以及海底电缆送出。方案在陆上箱变+集电+升压骨架之上，把 35 kV 集电柜升级为 GIS、加入特种隔离变应对海底电缆电容充电，并标出海洋防腐等级。
3 · Design Process & Rationale
1. 需求识别
500 kW 海上风电、100% 上网送出；海上平台环境 + 海底电缆送出是区别于陆上的核心约束。
2. 电源规模
单台 500 kW 风机（turbMw=0.5），装机 500 kW、有效出力 400 kW、可再生占比 100%。
3. 机端升压
机端 0.69 kV 就地箱变升 35 kV（800 kVA），降低海上集电损耗。
4. 集电柜升级 GIS
35 kV 集电柜在海上平台选 GIS（SF6 全封闭），抗盐雾、免维护、占地小——海上平台空间与运维成本的必然选择。
5. 特种隔离变
110 kV 海底电缆电容充电电流大，需特种隔离变做绝缘/电容隔离，保障送出安全。
6. 送出与并网点
110 kV 海底电缆送岸并网；升压主变 35/110 kV（引擎最小档 10 MVA）。
7. 防腐与电能质量
C5-M 海洋防腐等级（配置已标，需独立计价）；±1 Mvar SVG 满足 PF ±0.95 并网要求。
Pain Points → Solution → Evidence
海上盐雾（C5-M）侵蚀一次设备与箱体，陆上标准设备寿命骤降。
配置标 C5-M 海洋防腐，35 kV 集电柜升级 GIS（全封闭 SF6）。
special.corrosion=C5-M 已标；C4+ 触发防腐处理项。
海上平台空间与重量受限，常规 AIS 开关柜占地大、维护频繁。
GIS 紧凑免维护，特种隔离变减小电缆电容电流对设备的冲击。
35 kV GIS + 特种隔离变构成海上升压站核心。
海底电缆电容充电大、绝缘要求高，直接并网易过电压/谐振。
特种隔离变做绝缘/电容隔离，110 kV 海底电缆送岸。
110 kV 海底电缆送出链路在方案中明确。
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| 箱变容量 | 800 kVA (0.69/35 kV) | 500 kW ÷ 1.0 PF × 1.05 = 525 kVA → 800 kVA | 一机一变，海上平台集成 >3 MW 机组切油浸组合箱变 |
| 集电柜型式 | 35 kV GIS | 海上平台选 GIS（SF6 全封闭） | 抗盐雾、免维护、占地小 陆上可用 AIS；GIS 成本更高 |
| 特种隔离变 | 110 kV 海底电缆隔离 | 海底电缆电容充电 + 绝缘隔离 | 抑制过电压/谐振、保护送出 容量/阻抗需设计院核定 |
| 送出方式 | 110 kV 海底电缆 | hvKv=110 | 送岸并网 近岸可降 35 kV 海底电缆 |
| 防腐等级 | C5-M（海洋） | special.corrosion=C5-M | 触发防腐处理（C4+） 需独立计价，引擎 FOB 未含 |
| SVG 容量 | ±1 Mvar | 装机 25% = 125 kvar → 1 Mvar | PF ±0.95、LVRT ≥1 Mvar 引擎下限 |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
能量流（Energy flow）
风机 500 kW → 0.69 kV → 800 kVA 箱变升 35 kV → 海上 GIS → 特种隔离变 → 110 kV 海底电缆送岸并网。
无功与电能质量（Reactive & power quality）
±1 Mvar SVG 连续动态无功、PF ±0.95；海底电缆电容由隔离变隔离。
故障与保护（Fault & protection）
电压跌落 LVRT、集电馈线逐级保护、隔离变/升压主变差动，保障海上送出安全。
经济性（Economics）
年发电 1,040,250 kWh、年收入 $83,220；EPC $640,850、回收 9 年、IRR 10.6%。
Other views (shown): LCC 全生命周期成本 · 电能质量与谐波 · 电压沿程 · 方案特性 · 环境适配与降容
7 · Economics & Payback
设备 FOB 总价约 $491,625（风机 $352,500 + 箱变 $37,000 + 升压 $29,500 + SVG $50,000 + 高压柜 $16,750 + RMU $5,875）；EPC 约 $640,850。海上 GIS、特种隔离变、C5-M 防腐与海底电缆敷设为额外议价项，未含在 FOB 内。年发电 1,040,250 kWh → $83,220/年；回收 9 年、IRR 10.6%、25 年 ROI 181%。
8 · FAQ
海上风电场为什么要用 GIS？
特种隔离变起什么作用？
500 kW 海上风机配多大箱变？
C5-M 防腐是什么意思？
海底电缆用多大电压？
投资回收期多久？
海上和陆上方案价格一样吗？
为什么需要 SVG？
年发电量多少？
Special Considerations
- C5-M 海洋防腐等级已在配置中标出，但引擎 FOB 价未含防腐处理成本——需独立计价。
- 海上 GIS、特种隔离变、海底电缆敷设均为额外议价（POA）项，本报价为陆上同拓扑的设备 FOB 口径。
- 升压主变引擎取最小档 10 MVA（35/110 kV）；海上实际升压站容量需按风场规模由设计院核定。
- LVRT/并网规范（GB/T 19963）引擎未显式建模，海上风场故障穿越要求更高，需与电网公司确认。
- 受电侧计算（10/0.4 kV 短路、潮流、弧闪、N-1）在发电送出模式下为陈旧值，应忽略；电站侧数据见 windCalc/genPlant。
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