科创中国

一、成果简介：   

国家电网有限公司确立了“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标，作为责任央企，连云港供电公司致力于为沿海岛屿提供安全、优质、经济、环保的能源。为满足海岛用电需求，公司组建联合攻关团队，攻克发展、建设、运检、调控、信通等多个专业难题，在开山岛上建设一套综合能源智能微电网系统；充分利用海岛丰富的风、光、波浪能等自然资源，建设30千瓦风机一台，采用屋顶平铺方式建设110千瓦光伏，660千瓦时储能，发电功率50千瓦柴油发电机和日产10吨淡水的海水淡化系统，通过多种能源协同互补利用，彻底解决岛上用电用水紧缺难题。建成投运开山岛智能微电网及海水淡化系统，让开山岛的夜晚灯火通明，为将开山岛建设成为全省乃至全国有影响力的党性教育基地、国防教育基地、爱国主义教育基地贡献苏电经验。

图1 微电网及海水淡化项目建设中的开山岛俯视图

图2 海岛智能微网远程信息监测与运维

二、技术优势及性能指标：

在海岛微网储能、风电、光伏、海水淡化等系统定容选型与资源配置过程中严格把关，保证开山岛智能微电网系统安全可靠、简单易行，并且满足安全性、稳定性和经济性等指标。

1、在储能设备选型上，采用铅碳电池代替活性更高的锂电池，能够显著提高铅酸电池的寿命，两套300千瓦时储能接入直流750伏母线，配套防火防盐雾措施，更具安全性。储能系统分两路，两台DC/DC变换器一台运行于恒压模式，另一台运行于恒功率模式，任一台故障不影响系统电压稳定。

2、综合考虑开山岛海域气象条件以及安全可靠经济等指标，以光为主、风为辅，以电定荷。做好风电选型选址以及光伏组件倾角和支架布置方案。在天气晴好时段光伏出力足够供电，而在阴雨等天气情况下，风力资源通常较好，采用风机发电效率较高。

3、海水淡化系统采用集装箱布置方式，满足居民淡水需求。柴油发电机具有自动控制、同期并网功能，接入交流380伏母线，作为整个系统的紧急备用电源。

4、为了保障海岛居民用电安全。在消防安全的设计，配置传感器和灭火器，保障无人值守情况下能够快速隔离火源；海岛微电网规划设计制定详细的接地方案，保证岛屿有效接地；通信系统采用岛内无线专网、陆岛之间微波通信、陆地上光缆通信方式，实现微网自动运行控制和远程运维诊断。

开山岛微电网系统架构与协调运行控制方面，总体框架分为监控层，协调控制层，就地控制层；在就地控制层，电源侧直流汇集，集中逆变，负荷侧交流供应，稳定供电，平抑系统波动，保证系统发电-用电能量供需平衡。

1、监控层配置微网监控系统，采用实时应用基于面向对象实时数据库设计，用分布式、分层设计原则，实现 SCADA、黑启动控制等功能。协调控制层包含微网协调控制器，协调风光柴储方式，协调系统运行模式切换，管理系统“发电-用电”电量平衡。 微网系统有“柴发”、“风光储”、“风光柴储”三种运行方式，故障情况下能够自动切换，转移负荷，正常运行情况实现无缝切换保障系统稳定可靠运行。

2、开山岛微电网系统电源侧采用直流汇集方式，风、光、储接入直流750伏母线，减少电能变换环节和系统控制复杂性，实现微电网系统高效率高可靠运行。采用两路并列运行，集中逆变的方式，直流母线通过两路DC/AC逆变，实现一主一备无缝冗余控制，将750伏直流变换为三相380伏交流为负荷供电，任一台逆变器故障都不会影响系统的正常供电，可靠性大大提高。

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源网络技术、能源互补技术、能源存储技术、能源供应技术、能源控制技术

综合能源服务方向：综合能效服务技术、清洁能源服务技术

智慧能源方向：智能电网、信息通讯

四、成熟度：

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

建成后的开山岛智能微电网及海水淡化系统市场应用的优势特点及经济效益如下：

1、实现在线监控

开山岛微电网项目实现远程信息监测和运维，微网系统运行信息和视频在内网实时监测。

2、实现多能互补

实现岛上110千瓦光伏、30千瓦风机和660千瓦时储能等多种能源协同互补利用。

3、水电供应充足

每年能提供约14.5万千瓦时电能、3650吨淡水，平均每天提供约400千瓦时电能、10吨淡水，有效解决守岛民兵用电用水短缺难题。

4、满足远景规划

满足开山岛作为爱国主义教育基地远景规划用能需求，实现“红色岛、绿色电”。

截至2020年10月9日，开山岛微电网项目已为岛上输送电能118709.4千瓦时。

5、供电情况及经济效益良好

自6月18日正式投运以来，开山岛爱国主义教育基地微电网系统运行稳定，保障了开山岛100%稳定可靠用电。截至目前，系统已发电41880千瓦时，其中风电6295千瓦时，光伏35112千瓦时，柴发473千瓦时，截至2020年10月26日，开山岛微电网系统已经为岛上输送124730.8千瓦时电能。近两年项目成果带动相关单位新增销售额4600万元，新增利润1380万元，新增税收782万元，新增节支189万元。