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風、光、儲互補 智能微電網讓海島用電無憂

作者:夏衍 陳振新 黃蕾 來源:國家電網報 發布時間:2020-11-04 瀏覽:
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中國儲能網訊:10月23日,江蘇連云港供電公司員工來到位于江蘇省東北端的達山島,檢修維護島上的微電網設備。達山島是江蘇最后一個建成微電網的有人居住島嶼,達山島微電網項目于8月底建成投運,已累計發電18360千瓦時。目前,江蘇全省有人居住島嶼已實現穩定供電全覆蓋。

從2015年年初在開山島建設江蘇省首個“綠電上島”示范點項目開始,5年間,國網江蘇省電力有限公司應用交直流混聯技術,先后在車牛山島、開山島、平山島、達山島等外海島嶼建成了離網型智能海島微電網。這不僅解決了島上居民的用電用水難題,為海島及海洋開發保護提供了供電保障,也為智能海島微電網建設提供了技術范本。

海島微電網,解決島上缺水少電難題

我國面積500平方米以上的島嶼有6536個,其中有人居住的島嶼共450個。這些島嶼中,小島多、大島少,缺水島多、有水島少。這些島嶼總體用電量不大,遠距離架設輸電網絡不具有經濟效益,尤其是外海島嶼遠離大陸,敷設海底電纜的前期投入和后期維護費用巨大。2010年之前,有人居住島嶼的電能大多由柴油發電機提供。缺乏穩定可靠的供電一直是困擾駐島人員的一大難題。

江蘇境內的島嶼也不例外。全省大小海島26個,在我國11個沿海省份中數量并不多。但是這26個海島類型齊全,既有基巖型海島,又有沙泥質海島;既有天然海島,又有人工海島。其中,有人居住的海島主要集中在連云港市。

“江蘇是海洋大省,海洋資源開發前景廣闊,但外海島嶼缺電少水的狀況始終制約著海島發展及海洋資源的開發利用?!边B云港市自然資源和規劃局副局長朱海波說。

連云港有一座全國聞名的英雄島——“時代楷?!蓖趵^才、王仕花所駐守的開山島?!坝⑿鄯蚱奚凇痹陂_山島上一守就是32年。雖然早些年島上陸續安裝了一些小型風力發電機、光伏發電板,但遇到惡劣天氣時他們還是面臨無電可用的困境。在漫長的守島歲月里,用上充足電、干凈水,一直是守島英雄的美好期望。

為了解決海島的用電用水難題,助力全省海洋資源開發和保護,國網江蘇電力履行央企使命,在沒有經驗可借鑒的情況下,于2019年元旦啟動了開山島智能微電網及海水淡化項目建設。國家電網江蘇電力開山島共產黨員服務隊肩拉背扛將施工機械、物資材料送達現場,與潮汐搶時間、抓進度,吃在現場、睡在山洞,克服種種艱苦,僅用半年時間就完成了全部建設任務。

2019年6月18日,開山島智能微電網及海水淡化項目投運。該工程實現了島上110千瓦光伏、30千瓦風機和660千瓦時儲能等多種綠色能源的協同互補,每年可提供約15萬千瓦時電能、3650噸淡水,徹底解決了守島民兵和開山島愛國主義教育基地的用電用水難題。

“過去島上電不穩定,電視也很難正???,我和老王就一直通過聽收音機來了解外面的世界,這么多年來收音機就用壞了幾十個?,F在能夠用上穩定的電,島上的生活終于能像城里一樣了?!敝悄芪㈦娋W投運當天,看著電視上播放的節目,王仕花臉上露出了燦爛的笑容。

應用新技術,遠程實時監控海島微電網

“在海島上建設微電網,雖然看起來工程體量并不大,但和陸地上相比,建設難度要翻上好幾倍?!遍_山島智能微電網建成已經一年多,但參與項目設計和建設的江蘇經研院多能互補設計專職張群依然深有感觸。

在外海島嶼建設微電網,大型施工機械無法上島,設備物資的運輸、海上施工作業等都是困擾建設人員的難題。特別是在島礁沙灘上架設風機等大型設備,沒有可借鑒的先例。

在開山島微電網30千瓦風機架設過程中,國網江蘇電力利用海水退潮期,在礁石基礎上打入1100余根鋼筋錨釘,并首次使用海上特種作業船舶一次性澆注C40混凝土500余噸,開創了江蘇電網海上大型施工作業的先河。

“在開山島智能微電網規劃建設的初期,王仕花對我們提出的要求是修舊如舊,盡量保持島上建筑的原貌,不破壞開山島整體景觀?!睆埲航榻B說。

國網江蘇電力組織國內氣象、地質、水文等方面的專家,梳理分析開山島區域的歷史氣象數據,根據數據結果重新設計光伏板的安裝方式,在保證足夠發電效率的基礎上,將光伏板安裝角度設置為2.2度。光伏板安裝完成后,從遠處看與島上建筑的屋頂渾然一體,絲毫沒有影響建筑和開山島整體外觀。

開山島微電網建成后,供電設備的后期運行維護也成了項目設計人員面前的一道難題。國網江蘇電力創新采用直流側電源匯集、交流側負荷供應模式,在光伏發電、儲能、逆變等環節增加冗余配置。微電網系統根據環境變化自主選擇風光儲、光儲、風儲等不同運行模式,可實現故障情況下無縫切換。同時,該公司組建基于LoRa技術(低功耗廣域網的一種長距離通信技術)的海島低功耗通信微網,實時采集島上風機、光伏、儲能等設備的運行數據,通過5G通信對海島微電網進行遠程監控。陸地上的電網運維人員足不出戶就可對島上電網和用電設備進行實時監控和遠程診斷,解決了海島遠離大陸缺乏專業電網運維人員的問題。

風、光、儲互補,提升海島供電可靠性

“我們駐守的這個小島遠離大陸,平時的給養輸送很不方便,用水、用電更是要看老天爺的 ‘臉色’?!碧崞饙u上的生活,駐守在車牛山島的前三島鄉派出所所長孫權感慨地說。

車牛山島位于連云港東北方向,距離陸地47.5千米,總面積0.06平方千米。島上的居民長期依靠柴油機、簡易光伏板等設備供應電能,存在供電穩定性不足、自動化水平低和飲用水短缺等問題。

“車牛山島的情況比較特殊,島上既生活著居民、守島民兵,也有移動信號發射基站、海事雷達站等用電設備。他們分別屬于不同單位,用電設備之間也沒有聯系,在不同天氣條件下特別容易出現電能富余或短缺現象,供電穩定性和可靠性很差?!边B云港供電公司發展部副主任岳付昌說,這是比較復雜的海島用電場景,常規的光伏發電或風力發電無法在這種場景下為海島提供穩定可靠的電能。

針對用電環境復雜的海島,國網江蘇電力踐行綠色發展理念,于2018年4月27日在車牛山島試點建成了全國首個交直流混聯智能型海島微電網。該公司以光伏發電、風電等多種綠色能源為基礎,以“能源路由器”為核心,構建多個用能模塊互聯互補的交直流混合微電網,利用能源管理系統精確協調控制發電、儲能、用電工況,靈活調配各用戶的連接方式,實現了50千瓦風機、30千瓦光伏、100千瓦柴油機及450千瓦時儲能的“源-網-荷-儲”協調控制和經濟運行。

“如果把交流比作公路,把直流比作鐵路,采用交直流混合技術就像是把電網的‘公路’和‘鐵路’聯系起來,實現互聯互通、‘公鐵聯運’。整個島上的供電系統構成一整張網,統一調度管理,供電可靠率提升了63%,用電也更方便?!痹栏恫f。

有了穩定充足的電力供應,島上用淡水的問題也就迎刃而解。國網江蘇電力為車牛山島微電網專門設計安裝了海水淡化系統,在解決駐島居民生活用水問題的同時實現能源削峰填谷。在光照或風力條件好時,用不完的電可以用來淡化海水,避免浪費。

“作為全國首個交直流混聯的海島智能微電網,車牛山島為未來的海島能源供應規劃、建設、運行等技術提供了示范參考,可復制、可推廣?!敝袊娏茖W研究院有限公司新能源中心副所長楊波表示。

  (攝影:夏衍)

關鍵字:微電網 儲能

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