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海岛多能互补独立电力系统微电网项目解决方案

岛屿供电是新能源微电网应用的一个重要领域。通过建设光伏发电、风力发电、潮汐能发电等可再生新能源,可以为岛屿提供渊源不断的无污染的能源供应。对于已有柴油发电的岛屿,可以配合使用,减少柴油的消耗量,提高经济效益,减少环境污染和碳排放。

中国的面积达500平方米以上的岛屿为6536个,总面积72800多平方公里,岛屿岸线长14217.8公里。其中有人居住的岛屿为450个。中国岛屿小岛多、大岛少,无人岛多、有人岛少,缺水岛多、有水岛少。我国面积超过1000平方千米的大岛有3个,台湾岛、海南岛、崇明岛。按其成因可分3类:基岩岛、冲积岛、珊瑚礁岛。东海约占岛屿总数的60%,南海约占30%,黄、渤海约占10%。

其中,450个有人岛的电力供应基本以柴油机供电为主。由于偏远地区远离电厂、地广人稀,总体用电量不大等原因,远距离架设输电网络不符合经济效益,尤其是海岛远离陆地,铺设海底电缆的前期投入和后期维护费用巨大难以收回成本,故这些地区的供电多由柴油发电机提供。

随着柴油发电成本的不断攀升,消耗不可再生能源还会导致严重的环境污染,因此利用可再生能源发电已逐步进入偏远地区供电系统中。传统的可再生能源发电需柴油发电机建立主干网协助工作,并且受环境因素影响较大,不能满足人们对高质量电力供应的需求。

新能源微电网技术可有效解决原有偏远地区供电存在的问题,减少或完全剔除柴油机发电,改善环境因素对可再生能源发电的影响,为用户提供安全、稳定的电力供给。

发展岛屿的可再生能源发电,可以减少柴油消耗,减少环境污染,增加岛内的能源供给,而微电网技术是实现这一目标的重要技术与经济手段。岛屿微电网在国外已有多个案例,如美国夏威夷卡哈拉岛(Kohala)微型电网,希腊爱琴海基克拉迪群岛(Kythnos)微型电网示范系统等。

我国现已建成或在建多个岛屿新能源微电网系统,包括浙江的东福山岛、南麂岛、鹿西岛,福建湄洲岛,广东的东澳岛,海南三沙的永兴岛,山东的长岛等。这些项目为新能源微电网在岛屿上的推广应用,做出了很好的示范。

一、浙江东福山岛微电网

浙江东福山岛微电网属于孤岛发电系统,采用可再生清洁能源为主电源,柴油发电为辅的供电模式,为岛上居民负荷和一套日处理50吨的海水淡化系统供电。工程配置100kWp光伏、210kW风电、200kW柴油机和960kWH铅酸交替蓄电池,总装机容量510kW,接入0.4kV电压等级。该系统由国电浙江舟山海上风电开发有限公司负责运营,2011年4月建成投运,可独立运行。

东福山岛现在运行了2年零5个月,从设计条件来说还是运行比较成功的。从一兆瓦时的能量设计是比较合适,因为每天东福山岛只有两种运行模式,一个是柴油发电机运行模式,一个是PCS运行模式,完全是靠风光储藏。尤其是晚上,柴油发电机要关掉,因为整个岛很小,柴油发电机夜间运行会影响岛上居民的睡眠。因此,晚上柴油发电机不开,完全靠风光储,从这个角度来说储能每天一个充放电循环就做到了。

二、广东珠海东澳岛风光柴蓄微电网

2009年国家“太阳能屋顶计划”政策支持的项目之一。2010年7月建成投入使用。

广东珠海东澳岛风光柴蓄微电网电压等级为10kV,包括1.04MWp光伏、50kW风力发电、1220kW柴油机、2000kWh铅酸蓄电池和智能控制,多级电网的安全快速切入或切出,实现了微能源与负荷一体化,清洁能源的接入和运行,还拥有本地和远程的能源控制系统。该项目由兴业太阳能公司负责管理运营,可独立运行。据了解,东澳岛微电网系统中使用的储能装置是铅酸电池,共4组960块,总价168万元,使用寿命10年。

十年前的东澳岛就以风景秀丽著称,但因为缺电少有游客踏足。如今,微电网解决了东澳岛的用电难题,游客也慕名而来。

作为国内第一个成功商业化运作的微电网项目,珠海东澳岛项目一直备受业内关注,更被视为电力领域创新实践的一个突破。这个由中国兴业太阳能技术控股有限公司(以下简称兴业公司)于2009年投资兴建的项目,不仅解决了岛上居民的用电难题,更成为国内微电网项目建设的一个标杆,直接带动一大批同类项目落地生根。

东澳岛微电网项目使用的并非上述传统输电模式,而是电源—用户的直接输电模式,即太阳能发电直接上网输送到用户手中,并不一定经过储能系统的中转环节。“储能是为了存储多余的能量,但是在我们的系统中,一旦出现这种情况会直接关闭太阳能发电装置。”。

“储能最关键的作用是调节平衡。”按照李晟的说法,在东澳岛微电网系统中,当发电量小时,储能是个发电机,参与发电;当发电量大时,储能是个用电设施,能把多余的能量存储起来。



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