风、光、储互补 智能微电网让海岛用电无忧
发布日期：2020/11/4
10月23日，江苏连云港供电公司员工来到位于江苏省东北端的达山岛，检修维护岛上的微电网设备。达山岛是江苏最后一个建成微电网的有人居住岛屿，达山岛微电网项目于8月底建成投运，已累计发电18360千瓦时。目前，江苏全省有人居住岛屿已实现稳定供电全覆盖。
从2015年年初在开山岛建设江苏省首个“绿电上岛”示范点项目开始，5年间，国网江苏省电力有限公司应用交直流混联技术，先后在车牛山岛、开山岛、平山岛、达山岛等外海岛屿建成了离网型智能海岛微电网。这不仅解决了岛上居民的用电用水难题，为海岛及海洋开发保护提供了供电保障，也为智能海岛微电网建设提供了技术范本。
海岛微电网，解决岛上缺水少电难题
我国面积500平方米以上的岛屿有6536个，其中有人居住的岛屿共450个。这些岛屿中，小岛多、大岛少，缺水岛多、有水岛少。这些岛屿总体用电量不大，远距离架设输电网络不具有经济效益，尤其是外海岛屿远离大陆，敷设海底电缆的前期投入和后期维护费用巨大。2010年之前，有人居住岛屿的电能大多由柴油发电机提供。缺乏稳定可靠的供电一直是困扰驻岛人员的一大难题。
江苏境内的岛屿也不例外。全省大小海岛26个，在我国11个沿海省份中数量并不多。但是这26个海岛类型齐全，既有基岩型海岛，又有沙泥质海岛；既有天然海岛，又有人工海岛。其中，有人居住的海岛主要集中在连云港市。
“江苏是海洋大省，海洋资源开发前景广阔，但外海岛屿缺电少水的状况始终制约着海岛发展及海洋资源的开发利用。”连云港市自然资源和规划局副局长朱海波说。
连云港有一座全国闻名的英雄岛——“时代楷模”王继才、王仕花所驻守的开山岛。“英雄夫妻哨”在开山岛上一守就是32年。虽然早些年岛上陆续安装了一些小型风力发电机、光伏发电板，但遇到恶劣天气时他们还是面临无电可用的困境。在漫长的守岛岁月里，用上充足电、干净水，一直是守岛英雄的美好期望。
为了解决海岛的用电用水难题，助力全省海洋资源开发和保护，国网江苏电力履行央企使命，在没有经验可借鉴的情况下，于2019年元旦启动了开山岛智能微电网及海水淡化项目建设。国家电网江苏电力开山岛共产党员服务队肩拉背扛将施工机械、物资材料送达现场，与潮汐抢时间、抓进度，吃在现场、睡在山洞，克服种种艰苦，仅用半年时间就完成了全部建设任务。
2019年6月18日，开山岛智能微电网及海水淡化项目投运。该工程实现了岛上110千瓦光伏、30千瓦风机和660千瓦时储能等多种绿色能源的协同互补，每年可提供约15万千瓦时电能、3650吨淡水，彻底解决了守岛民兵和开山岛爱国主义教育基地的用电用水难题。
“过去岛上电不稳定，电视也很难正常看，我和老王就一直通过听收音机来了解外面的世界，这么多年来收音机就用坏了几十个。现在能够用上稳定的电，岛上的生活终于能像城里一样了。”智能微电网投运当天，看着电视上播放的节目，王仕花脸上露出了灿烂的笑容。
应用新技术，远程实时监控海岛微电网
“在海岛上建设微电网，虽然看起来工程体量并不大，但和陆地上相比，建设难度要翻上好几倍。”开山岛智能微电网建成已经一年多，但参与项目设计和建设的江苏经研院多能互补设计专职张群依然深有感触。
在外海岛屿建设微电网，大型施工机械无法上岛，设备物资的运输、海上施工作业等都是困扰建设人员的难题。特别是在岛礁沙滩上架设风机等大型设备，没有可借鉴的先例。
在开山岛微电网30千瓦风机架设过程中，国网江苏电力利用海水退潮期，在礁石基础上打入1100余根钢筋锚钉，并首次使用海上特种作业船舶一次性浇注C40混凝土500余吨，开创了江苏电网海上大型施工作业的先河。
“在开山岛智能微电网规划建设的初期，王仕花对我们提出的要求是修旧如旧，尽量保持岛上建筑的原貌，不破坏开山岛整体景观。”张群介绍说。
国网江苏电力组织国内气象、地质、水文等方面的专家，梳理分析开山岛区域的历史气象数据，根据数据结果重新设计光伏板的安装方式，在保证足够发电效率的基础上，将光伏板安装角度设置为2.2度。光伏板安装完成后，从远处看与岛上建筑的屋顶浑然一体，丝毫没有影响建筑和开山岛整体外观。
开山岛微电网建成后，供电设备的后期运行维护也成了项目设计人员面前的一道难题。国网江苏电力创新采用直流侧电源汇集、交流侧负荷供应模式，在光伏发电、储能、逆变等环节增加冗余配置。微电网系统根据环境变化自主选择风光储、光储、风储等不同运行模式，可实现故障情况下无缝切换。同时，该公司组建基于LoRa技术（低功耗广域网的一种长距离通信技术）的海岛低功耗通信微网，实时采集岛上风机、光伏、储能等设备的运行数据，通过5G通信对海岛微电网进行远程监控。陆地上的电网运维人员足不出户就可对岛上电网和用电设备进行实时监控和远程诊断，解决了海岛远离大陆缺乏专业电网运维人员的问题。
风、光、储互补，提升海岛供电可靠性
“我们驻守的这个小岛远离大陆，平时的给养输送很不方便，用水、用电更是要看老天爷的 ‘脸色’。”提起岛上的生活，驻守在车牛山岛的前三岛乡派出所所长孙权感慨地说。
车牛山岛位于连云港东北方向，距离陆地47.5千米，总面积0.06平方千米。岛上的居民长期依靠柴油机、简易光伏板等设备供应电能，存在供电稳定性不足、自动化水平低和饮用水短缺等问题。
“车牛山岛的情况比较特殊，岛上既生活着居民、守岛民兵，也有移动信号发射基站、海事雷达站等用电设备。他们分别属于不同单位，用电设备之间也没有联系，在不同天气条件下特别容易出现电能富余或短缺现象，供电稳定性和可靠性很差。”连云港供电公司发展部副主任岳付昌说，这是比较复杂的海岛用电场景，常规的光伏发电或风力发电无法在这种场景下为海岛提供稳定可靠的电能。
针对用电环境复杂的海岛，国网江苏电力践行绿色发展理念，于2018年4月27日在车牛山岛试点建成了全国首个交直流混联智能型海岛微电网。该公司以光伏发电、风电等多种绿色能源为基础，以“能源路由器”为核心，构建多个用能模块互联互补的交直流混合微电网，利用能源管理系统精确协调控制发电、储能、用电工况，灵活调配各用户的连接方式，实现了50千瓦风机、30千瓦光伏、100千瓦柴油机及450千瓦时储能的“源-网-荷-储”协调控制和经济运行。
“如果把交流比作公路，把直流比作铁路，采用交直流混合技术就像是把电网的‘公路’和‘铁路’联系起来，实现互联互通、‘公铁联运’。整个岛上的供电系统构成一整张网，统一调度管理，供电可靠率提升了63%，用电也更方便。”岳付昌说。
有了稳定充足的电力供应，岛上用淡水的问题也就迎刃而解。国网江苏电力为车牛山岛微电网专门设计安装了海水淡化系统，在解决驻岛居民生活用水问题的同时实现能源削峰填谷。在光照或风力条件好时，用不完的电可以用来淡化海水，避免浪费。
“作为全国首个交直流混联的海岛智能微电网，车牛山岛为未来的海岛能源供应规划、建设、运行等技术提供了示范参考，可复制、可推广。”中国电力科学研究院有限公司新能源中心副所长杨波表示。
来源：国家电网报
