基于微电网的海岛供电解决方案

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家海洋局2016年12月26日印发《无居民海岛开发利用审批办法》，海岛开发和旅游逐渐规范并火热。

影响海岛的开发及旅游的品质的一个关键点是基
础设施是否完善，其中电力是及其重要的一个环节。

下面就以一个岛屿的供电模式进行浅析，提出海岛供电的一个解决方案[1]。

1 海岛现状
浙江省象山县石浦镇东部的大目洋与猫头洋交界海面上有座檀头山岛。

西南近南田岛，北距象山县城丹城镇37.5公里，离石浦镇8公里，由石浦港乘航前往约需40分钟。

岛呈南北向，东西长6.6公里，南北宽1.6公里，面积10.5平方公里。

岛上原居民基本已全部搬迁，所以无国家电网提供居民用电。

近几年来，檀头山岛良好的自然环境每年夏天吸引了许多游客，当地政府成立了旅游公司进行开发，同时也吸引了很多潜在的投资者。

由于无电，岛上居民都是自备发电机发电，目前檀头山岛用电负荷有两类：宁波海事局雷达站。

现在临时负荷10kW、由柴油发电机（20kW）供电，长远规划正式接入国家公用电网后达到30kW，且负荷稳定，属重要负载；现岛上新迁入居民约20多户，居民用电也分为两类：一是以经营农家乐为主的饭店、旅馆，负荷大概有80~90kW，用柴油发电机150kW 统一供电。

二是岛上散户居民，以经营旅馆为主，负荷大约100kW，用自买柴油发电机供电，
基于微电网的海岛供电解决方案
国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 郑经纬 萧山区环境监测站 孙沙青
杭州旭辐检测技术有限公司 张 芳 骆宇阳 汤倩文
摘要：以一个岛屿的供电模式为例提出了微电网用于岛屿供电保障的设想。

微电网可根据岛屿大小及用电需求由“风、光、燃、储”全部或者其中一部分组成，可采取并网型新能源微电网，亦可采取离网型新能源微电网。

关键词：供电 微电网 风光燃储
一家一台。

岛上两类居民负荷总计200kW，考虑到檀头山岛作为一个旅游景区，居民在自家原有的宅基地建旅馆的越来越多，负荷容量按500kW 考虑能达到现在居民用电需求。

2010年某能源公司在该岛筹建海岛风电场，全岛共安装850kW 变桨风力发电机组30台，总装机容量25500kW，项目已于2014年6月并网发电。

项目设计年利用2169h，年上网电量5530万kWh。

2 海岛电源解决方案
檀头山岛整体电源解决考虑微电网方案。

微电网是由分布式发电（DG）、用电负载、储能装置及控制装置四部分组成，微电网对外是一个整体，通过一个公共连接点与电网相连。

2.1 檀头山岛现有资源与微电网的符合度分析
分布式发电（DG）：某风电场30台850kW 风力发电机组；用电负载：宁波海事雷达站30kW（重要负载），一般负载200kW（居民、旅游业用电）；储能装置采用电池储能系统。

控制系统：分布式发电控制采用风机综合控制系统[1-2]
，储能控制采用储
图1 檀头山岛现有电源点及用电负载分布图
能控制系统，并离网切换控制采用NCS 系统（电气综合自动化系统），微电网实时监控、微电网能源管理对现有NCS 系统升级改造；风电场现有电气出线（35kV 架空海缆联合出线）。

2.2 檀头山岛微电网项目设想
檀头山岛拟采用“风、光、燃、储”并网型新能源微电网：现有2.55万kW 风力发电机组装机；中远期（视海岛用电负荷增长情况）利用海岛现有的空地（如风机塔基四周空地）安装光伏发电系统，以弥补夏季（低风期）风电发电出力的不足；风电场现已备有80kW 柴油发电机组，可作为岛上的应急发电设备。

根据海岛用电情况，可增设微型燃机，作为微网调峰电源，同时其发电余热可作为海水淡化设施的热源；储能系统。

微电网的缓冲器，并作为岛上的应急电源。

并网型：现有海缆已将岛上电力系统和大电网相连接。

当岛上发电出力过剩时可向大电网输送电力；而当岛上发电出力不够时，从大电网受电以满足岛上用电负荷。

微电网：当与大电网断开时，岛上微电网转为“孤网运行”，控制系统将通过储能系统的充/放电来确保孤网的发供电平衡。

必要时，控制系统将采用弃风、弃光（发电过剩）或限电（用电负荷过高，根据用电负荷的重要程度分别进行“拉闸限电”）；即使与大电网相连时，调度也可以对其进行监控。

如某时段大电网电力过剩而微电网又大量向电网输送电，此时调度可向微电网控制系统下达指令，限制其“上网负荷”上限，而微电网控制系统可采用储能系统充电、弃风、弃光等控制策略以响应调度的指令要求。

2.3 供电整体规划
供电近期规划：充分利用岛上现有发电系统及电力设施对岛上现有用电负荷（海事雷达站、驻岛居民）进行直供电；在风电场升压站内配置一套电池储能系统（400kW，1200kWh），提高风电场供
图2 电网储能解决方案
电质量（相对于海事雷达）以及供电的可靠性，同时验证风电场对调度的响应能力[3]。

供电中期规划：增设“海水淡化”装置及供水设施，设置制冰厂等，为微电网提供较为稳定的用电负荷；增设光伏发电系统，弥补低风期风电发电出力不足；增设储能系统，提升微电网技术可行性和可靠性；拓展海岛供电基础设施建设，满足海岛日益增长的供电需求。

供电远期规划：对微电网控制系统进行功能完善及试运行；使微电网真正具备脱网孤网运行，上/下网负荷受控等功能。

3 微电网方案优越性
经济效益：节约海岛供电成本。

很多海岛远离大陆，如果从大陆引海底电缆供海岛用电成本极大，海缆的建设成本往往是大陆上的几倍；完善海岛上的基础设施（微电网可延伸至为海水淡化供电，海淡供应居民生活用水、制冰厂可为渔船就近进行加冰），提升海岛价值；分布式发电（风电、光伏）所产生的电能先在当地进行消纳，再上网；
即使在某
图3 檀头山岛微电网项目近期结构示意图
图4 檀头山岛微电网项目中期结构示意图
图5 檀头山岛微电网项目远期结构示意图
（下转33页）
设计原理。

保护线夹主体材质为硅橡胶，分为线夹本体、合页弹簧和底部弹簧机构3个部分（图1）。

弹簧机构全塑封装在套中，通过弹簧的伸缩带动一个销子，完成对线夹的锁死和打开。

线夹两端与导线接触部分设计有卡槽，仅将裸露的空隙进行封堵，起到稳定线夹、防止导线颤动线夹在导线上移动。

安装时通过磁铁将销子吸出，用手将两片保护线夹夹到一起，脱离磁铁销子在弹簧的作用下恢复将保护线夹固定到导线的裸露点。

拆卸时用安装有磁铁的操作闸杆靠近线夹底部，向下拉动操作闸杆将销子吸出，两片保护线夹在中间合页弹簧的作用下弹开，线夹从导线上脱落。

试运行情况。

选取异物搭挂故障多发的2条10kV 线路进行安装试运行，结合变压器分换装和综合检修工程对15处母式变压器一次母线安装保护线夹，将近7个月的运行，所有保护线夹位置都没有发生位移，发生3次异物搭挂均未造成停电事故，充分证明修接地口线夹具有实际应用价值，能够有效减少事故发生。

3 结语
通过10kV 母式变压器检修接地口保护线夹的研制及试运行，彻底解决了10千伏母式变压器一次母线检修接地点裸露的问题。

切实降低了母式变压器台引发配网故障事故率，有效提升了配网运行的安全性和稳定性，降低了公司因配网故障引发的抢修成本、电量损失及赔偿金，具有广泛推广应用价值。

图1 保护线夹设计图
图2 保护线夹实物图
些极端情况下需从大网上吸收电能，那也是有限的，如此可大大降低线损，起到节能作用；减低环境风险[4]。

海岛如果通过大陆供电，海底电缆的建设会涉及到海洋的开发建设，会影响到海洋局部环境。

离网型海岛微电网的建设不涉及海底电缆的建设，不涉及海洋环境，可更好的保护海洋环境和资源。

社会效益：符合国家当前电力市场改革的政策要求，探索一条可行的“新能源发电直供电”商业模式和技术路线；符合浙江省作为一个海洋经济大省的发展要求，为浙江省下一步大力发展海洋经济提供一种全新的能源供给模式；为吸引各类资本进入电改市场提供了一个样本；为吸引各类资本进入海洋经济市场提供了一个样本；提高可再生能源和清洁能源在当地的消纳程度，为可再生能源的电网接入及就地消纳提供示范作用[5]。

4 结语
在近岸岛屿可考虑大陆供电及并网型微电网，在离岸较远岛屿，离网型微电网是一个很好的能源解决方案。

未来能源供给系统变革的趋势是多种能源系统的互联互通，实现包括可再生能源（风能、光能等）在内的各种一次能源、电能为主的二次能源以及各种终端能源在多个能源网络组成的复杂网络系统中紧密融合；各种能源通过对应的能量转换设备转换能源形式，实现能源在不同物理系统中的双向流动；充分利用各能源系统的传输设备和储能设备，实现多种能源的综合交互与协调优化，对海岛能源给予足够保障，促进海岛的开发利用，促进整体海岛循环经济的健康发展。

参考文献
[1]赵上林,吴在军,胡敏强,等.关于分布式发电 保护与微网保护的思考[J].电力系统自动化, 2010,34(1):73-77.
[2]王成山,陈恺,谢莹华,等.配电网扩展规划 中分布式电源的选址和定容[J].电力系统自动化, 2006,30(3):38-43.
[3]张宗包,袁荣湘,赵树华,等.微电网继电保护方法探讨[J].电力系统保护与控制,2010,38(18):204-209.[4]许莉,李锋,彭洪兵.中国海上风电发展与环境问题研究[J].中国人口·资源与环境,2015（S1）:135-138.[5]杨丽斌,王俊.可再生能源系统的能源储存[J].能源与环境,2002,6:25-28,c.
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