日照東港區(qū)分布式發(fā)電提水余電并網(wǎng)探索

劉在玲 ，趙 敏 ，孔美玲

（1.日照市東港區(qū)三莊水利站，山東 日照 276800；2.日照市東港區(qū)水利局，山東 日照 276800）

日照市東港區(qū)2012年度小農(nóng)水重點(diǎn)縣陳疃鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)引進(jìn)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水技術(shù)，解決了揚(yáng)水站用電問(wèn)題，降低了灌溉合作社的運(yùn)行成本。但是由于受灌溉季節(jié)的局限，造成部分清潔能源浪費(fèi)，灌溉季節(jié)產(chǎn)生的電能可以帶動(dòng)水泵抽水，非灌溉季節(jié)產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存在容量有限的蓄電池中，清潔能源得不到充分利用。

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證研究，在東港區(qū)2013年度小農(nóng)水重點(diǎn)縣后村項(xiàng)目區(qū)皂戶溝村新建風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水余電并網(wǎng)系統(tǒng)一套，當(dāng)風(fēng)光能發(fā)出的電功率超過(guò)負(fù)荷需要時(shí)，多余的電力向電網(wǎng)供電。當(dāng)風(fēng)光能發(fā)出的電功率不滿足負(fù)荷需要時(shí)，不足的電力由電網(wǎng)向用戶補(bǔ)給。把風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)，可以把分散不用的電能并入到電網(wǎng)，既解決了灌溉用電問(wèn)題，又將產(chǎn)生的多余的電并入供電電網(wǎng)，打破了風(fēng)光互補(bǔ)提水系統(tǒng)應(yīng)用的限制條件，最大限度地利用清潔能源，同時(shí)發(fā)電帶來(lái)的收入又保障了灌溉用水合作社的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，起到了費(fèi)省效宏的作用。

1 項(xiàng)目基本情況

東港區(qū)2013年度小農(nóng)水重點(diǎn)縣項(xiàng)目位于后村鎮(zhèn)皂戶溝村，利用現(xiàn)有地勢(shì)高差優(yōu)勢(shì)，發(fā)展以后村鎮(zhèn)龍口水庫(kù)為水源的自壓節(jié)水灌溉方式，茶葉灌溉形式采用倒掛式微噴灌。為提高水能的蓄存利用，新建高位水池1座，同時(shí)龍口水庫(kù)主管道也與蓄水池連通，兩處水源互為補(bǔ)充。

風(fēng)光互補(bǔ)提水余電并網(wǎng)系統(tǒng)解決了裝置利用率不高、效益費(fèi)用比不高的問(wèn)題。該系統(tǒng)建有電源、提水、并網(wǎng)3個(gè)系統(tǒng)，利用“零存整取”的方式，將塘壩內(nèi)的水源，提到高位蓄水池，滿足生產(chǎn)用水需求，對(duì)于余電進(jìn)行并網(wǎng)供電，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1.1 電源系統(tǒng)

將自然界的太陽(yáng)能、風(fēng)力兩種清潔能源有機(jī)地組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)3臺(tái)2000W水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和40片200W光伏電池組件及蓄電池、離網(wǎng)逆變器，構(gòu)成了風(fēng)光互補(bǔ)的電源系統(tǒng)。

1.2 提水灌溉系統(tǒng)

該工程利用太陽(yáng)能和風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電，同時(shí)以它為動(dòng)力，將塘壩中的水提取到山頂?shù)男钏?，然后借助地?shì)高位落差，將水引流到各處的低位農(nóng)田，最后采用滴灌、微灌等形式，對(duì)農(nóng)作物實(shí)施高效灌溉。

1.3 并網(wǎng)系統(tǒng)

非灌溉季節(jié)，通過(guò)光伏并網(wǎng)逆變器將系統(tǒng)發(fā)出的電送往公共電網(wǎng)，達(dá)到充分利用風(fēng)光資源的目的，盈利用于補(bǔ)貼灌溉合作社的運(yùn)行，既降低了農(nóng)民用水成本，又促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2 系統(tǒng)的應(yīng)用

分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流負(fù)載組成，該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽(yáng)能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

2.1 電力送出

1）接線并網(wǎng)。由用戶風(fēng)力、光伏發(fā)電站通過(guò)1回電纜將380V、50Hz交流電引入用戶戶內(nèi)配電箱，輸送到公共低壓配電網(wǎng)，再由村變壓器上傳至10kV皂戶溝支線，由皂戶溝支線上傳至崖頭線，由崖頭線上傳至35kV馬莊變電站。在用戶風(fēng)光發(fā)電站上端安裝并網(wǎng)點(diǎn)計(jì)量表，對(duì)發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量；在用戶配電箱上端安裝接入點(diǎn)計(jì)量表，對(duì)上傳電量進(jìn)行計(jì)量。工程產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)設(shè)置在用戶接入點(diǎn)計(jì)量表。

2）正弦波電壓型逆變器的實(shí)現(xiàn)。把直流電能變換成交流電能的過(guò)程稱之為逆變，它是整流的逆過(guò)程。通過(guò)逆變器，把電路的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電能經(jīng)過(guò)直-交流變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電返送到電網(wǎng)上去。

2.2 設(shè)備研究選型

1）送出線路導(dǎo)線截面。風(fēng)、光發(fā)電安裝容量為14kWp，最大電流約為20A，根據(jù)電纜載流量，選用YJV22-1kV-3*8mm2的電纜。

2）斷路器型式。通過(guò)短路電流計(jì)算及風(fēng)光發(fā)電電流計(jì)算，決定斷路器使用塑殼斷路器，配置2組輔助觸點(diǎn)、過(guò)電壓脫扣器，具備短路瞬時(shí)、長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)功能、低電壓閉鎖合閘以及具備開斷故障電流能力，具備電源端與負(fù)荷端反接能力。短路分段能力大于10kA。

2.3 系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)度

1）調(diào)度關(guān)系及調(diào)度管理。光伏發(fā)電站模式為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，就近消納，調(diào)度關(guān)系由相關(guān)調(diào)控中心根據(jù)項(xiàng)目具體情況進(jìn)行確定。

工程的運(yùn)營(yíng)模式為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，就近消納，并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置計(jì)量表，對(duì)發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量便于對(duì)發(fā)電量補(bǔ)貼；接入點(diǎn)設(shè)置計(jì)量表，便于對(duì)上網(wǎng)電量進(jìn)行計(jì)量。

電能表采用靜止式多功能電能表，至少具備雙向有功和四象限無(wú)功計(jì)量功能、事件記錄功能，具備電流、電壓、電量等信息采集和三相電流不平衡監(jiān)測(cè)功能，配有標(biāo)準(zhǔn)通信接口，具備本地通信和通過(guò)低壓采集器遠(yuǎn)程通訊功能。計(jì)量表采集信息分別接入電網(wǎng)管理部門和光伏發(fā)電管理部門（政府部門和政府指定部門）電能信息采集系統(tǒng)，作為電量計(jì)量和電價(jià)補(bǔ)貼依據(jù)。

2）系統(tǒng)通訊。工程信息傳輸通過(guò)在用戶電表箱內(nèi)安裝的負(fù)荷控制終端，接入現(xiàn)有集抄系統(tǒng)現(xiàn)有電量信息遠(yuǎn)傳。無(wú)線接入時(shí)，應(yīng)滿足安全防護(hù)的要求。由供電公司相關(guān)部門確定。負(fù)荷控制終端采用220V交流電源供電。

3 應(yīng)用效益

3.1 補(bǔ)貼工程維修經(jīng)費(fèi)，降低農(nóng)民用水成本

通過(guò)余電并網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電盈利，并補(bǔ)貼灌溉合作社的維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)，降低農(nóng)民用水成本，保障了農(nóng)田灌溉設(shè)施的維修保養(yǎng)，促進(jìn)了農(nóng)田水利設(shè)施長(zhǎng)期發(fā)揮效益。

3.2 為山丘區(qū)灌溉提水用電問(wèn)題提供新思路

后村皂戶溝風(fēng)光電余并網(wǎng)提水工程建成后正常運(yùn)作，帶來(lái)較高的盈利效益。風(fēng)光電余并網(wǎng)提水工程為西部山丘區(qū)提水工程電力配套問(wèn)題，提供了新的發(fā)展思路，可促進(jìn)當(dāng)?shù)厮こ探ㄔO(shè)地迅速發(fā)展。

3.3 減少了污染，保護(hù)了環(huán)境

按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局標(biāo)準(zhǔn)，1萬(wàn)kW·h電折合1.229t標(biāo)準(zhǔn)煤，經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，后村皂戶溝風(fēng)光電余并網(wǎng)提水工程運(yùn)行一年大約發(fā)電3.6萬(wàn)kW·h，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.5t，同時(shí)減少污染排放1t碳粉塵、3.64t二氧化碳、0.11t二氧化硫、547.5kg 氮氧化物，減少了污染物的排放，同時(shí)，該系統(tǒng)控制微噴面積44.07hm2，年實(shí)現(xiàn)節(jié)水10萬(wàn)m3。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用分布式發(fā)電提水余電并網(wǎng)技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)約了能源，節(jié)約了水資源，對(duì)于改善生態(tài)有重要意義。新技術(shù)和新品種的推廣應(yīng)用，將大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和土地產(chǎn)出率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向深度和廣度發(fā)展，極大推動(dòng)項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。符合農(nóng)村發(fā)展實(shí)際和工程需要，具有良好的景觀效益，有較好的應(yīng)用前景。