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为了探索给长岛带来稳定电力的最佳途径,国网山东电力的科研人员结合当地情况,针对间歇式可再生能源海岛并网/孤网运行系统进行深入广泛的研究,设计出了能够独立循环的微电网,作为海岛电网的有益补充。
微电网到底是什么?山东电科院首席专家孙树敏解释说,微电网是一个包括集控中心、分布式电源、用户负荷、储能设备的配电网络,它可与大电网并网运行,也可脱离大电网孤网运行。有了微电网,海岛电网能够充分有效地发挥可再生能源的潜力,并确保自身安全运行。
对海岛来说,微电网可以实现从“外输电”到“自发电”的转变。一旦为长岛供电的海底电缆发生故障,微电网的蓄能装置将以毫秒级响应速度快速提供电力电源,10秒钟之内,柴油机就会启动。而在这一过程中,风机始终并网运行。在能量管理系统的统一协调下,15台配电装置将合理调配岛内负荷,迅速让整个海岛电力供应如常。
在长岛北部的砣矶岛,国网山东电力建设了储能系统,并对北部五岛现有柴油发电机组和电网进行改造,组成链式微网系统。这一系统包括分布式电源(风电、光伏、柴油发电系统等)、负荷控制、混合储能系统及能量转换装置、能量优化协调管理系统等组成部分。通过以上工程的建设,岛上可再生能源发电的比例将超过60%以上,形成风电、光伏发电、波浪能发电等多种可再生能源电源,燃气轮机、储能装置快速调峰电源多种能源结构的新型电力交换系统。
“通过这个项目,岛上居民可以享受到由风能、光能转变而来的稳定、优质、绿色的电能,告别完全依靠外部供电的历史,逐步实现低碳排放甚至零排放。”国网山东电力科信部负责人李红梅说。
【科普平台】
长岛微电网的运行方式
并网运行:当北长山岛—砣矶岛的海缆正常或主电网电能质量满足标准要求时,微网运行于并网模式,此时系统中的常规风力发电机组、改造后风力发电机组、光伏发电系统均并网发电,储能系统完成充电过程,备系统孤网时供电。
孤网运行:当北长山岛—砣矶岛的海缆故障或主电网电能质量不满足标准要求时,微网运行于孤网模式,此时储能系统运行于V-F模式作为系统主网单元,改造后的风力发电机组和光伏发电系统根据系统功率平衡要求发电,柴油发电机组作为系统的备用电源。
计划性孤网运行:根据上级调度系统的统一安排,某些时刻要求系统运行于孤网模式,此时协调控制系统统一协调并网点开关和储能PCS的模式切换,实现系统计划性孤网运行的平滑切换。
非计划性孤网运行:在某一时刻,如果北长山岛—砣矶岛的海缆突然发生故障,导致主网突然断电,此时微网系统将协调控制系统启动微电网保证连续供电。
黑启动:当微网失去主网支撑,同时系统内停止供电时,微网系统控制系统将按照统一的开机顺序,协调控制主网单元、负荷、发电单元,实现系统黑启动。
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