光儲微電網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)計(jì)與分析

白練，馮?？?，康緯，朱克橙，王春雨，吳曉俊

光儲微電網(wǎng)規(guī)劃方案設(shè)計(jì)與分析

白練，馮?？。稻?，朱克橙，王春雨，吳曉俊

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司嵊泗縣供電公司，浙江 舟山 202450）

隨著中國電力體制改革的持續(xù)發(fā)展和國家對新能源微電網(wǎng)推廣力度不斷加大，海島型微電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)已受到越來越多的重視與關(guān)注，在分析海島供電現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略、用戶情況的基礎(chǔ)上，對分布式電源和儲能配置進(jìn)行研究分析，提出有效的海島型微電網(wǎng)規(guī)劃方案，以提高海島的供電可靠性及供電能力，保障電力供應(yīng)與發(fā)展。

分布式電源；微電網(wǎng)；新能源資源；可靠性

針對目前海島型微電網(wǎng)工程建設(shè)的需要，對海島型（以SS縣HN島）微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中的分布式電源和儲能配置進(jìn)行分析，滿足海島地區(qū)的產(chǎn)業(yè)、旅游等發(fā)展對電力的需求。

1 地區(qū)概況

由于海島特殊的地理情況，SS縣屬于典型的海島電網(wǎng)，原有電網(wǎng)較為薄弱，部分島嶼為單回路供電，可靠性不高，加上海上船舶往來密切，海底電纜容易受到拋錨、拖錨、捕魚等外力破壞，為增強(qiáng)海島電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決海島地區(qū)用電難的問題，在海島供電系統(tǒng)中充分利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)、光等可再生能源，依托分布式發(fā)電技術(shù)是解決海島能源供應(yīng)問題的一個(gè)行之有效的途徑。微電網(wǎng)作為由分布式電源、儲能和負(fù)荷構(gòu)成的獨(dú)立可控供能系統(tǒng)，是發(fā)揮分布式電源效能的最有效形式。將海島電力用戶和各種分布式能源組成微電網(wǎng)，不僅能節(jié)省因加強(qiáng)與主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)所帶來的巨額海底電纜投資，還能通過各種互補(bǔ)的可再生能源和先進(jìn)的控制技術(shù)提高用戶的供電可靠性。因此，開展微電網(wǎng)規(guī)劃研究，指導(dǎo)SS地區(qū)科學(xué)合理發(fā)展分布式微網(wǎng)，對保障民生具有重要意義，同時(shí)也是配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢[2]。

2 海島經(jīng)濟(jì)及供電現(xiàn)狀

2.1 經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀

HN鄉(xiāng)的經(jīng)濟(jì)長期以漁業(yè)為主，隨著海島旅游和鄉(xiāng)村旅游的發(fā)展，HN鄉(xiāng)依托其豐富的旅游景點(diǎn)和人文資源，未來將大力發(fā)展休閑旅游和度假產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)未來負(fù)荷增長將大幅增加。

2.2 電網(wǎng)現(xiàn)狀

HN島由LH變出線LH線HY聯(lián)線供電，一旦海底電纜發(fā)生故障，存在全停風(fēng)險(xiǎn)。由于單電源供電，供電可靠性差，充分利用本地可再生能源，建設(shè)微電網(wǎng)是解決上述問題的有效途徑，能滿足居民用電需求，并支撐旅游業(yè)發(fā)展。

2.3 用戶情況

用戶情況包含HNX駐軍分隊(duì)、HNXX開發(fā)有限公司、中國移動(dòng)等用戶，合計(jì)容量為500 kVA。

2.4 負(fù)荷情況

根據(jù)2018年負(fù)荷曲線，HN于2018-08-09T0：00出現(xiàn)最大負(fù)荷，負(fù)荷值為1.12 MW。負(fù)荷主要集中分布在0.8 MW以下，在旅游旺季，負(fù)荷分布在0.8～1.2 MW。負(fù)荷類型及用能需求以居民生活用電為主，用電高峰主要在晚上。HN島年負(fù)荷曲線如圖1所示。

圖1 HN島年負(fù)荷曲線圖

3 海島新能源資源分析

3.1 風(fēng)能資源

HN鄉(xiāng)位于舟山市SS列島的最北端，距SS本島25.9 km，同SS遙遙相對。HN島風(fēng)向隨季節(jié)而變，冬季盛行偏北風(fēng)（11—2月），夏季盛行偏南風(fēng)（5—8月），春秋兩季風(fēng)向凌亂多變。因HN島上無測風(fēng)塔實(shí)測風(fēng)資源數(shù)據(jù)，根據(jù)美國太空總署NASA氣象資料查詢獲得當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度的各月平均風(fēng)速、不同月份日平均風(fēng)速曲線圖。HN島各月平均風(fēng)速如表1所示。

由表1可以看出，1—3月、9—12月風(fēng)資源較好。HN島年平均風(fēng)速為6.64 m/s，具有廣闊的開發(fā)利用前景。

3.2 太陽能資源

HN島屬亞熱帶季風(fēng)氣候，冬暖夏涼，溫和濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛。島內(nèi)年平均氣溫約16 ℃，最熱8月，平均氣溫26.4 ℃，極端最高氣溫37.4 ℃；最冷2月，平均氣溫6 ℃，極端最低氣溫﹣6 ℃。日照時(shí)間長，降水偏小，年平均降水量1 131 mm，年平均日照2 138 h，日照率48%。全年平均無霜期290 d，年平均結(jié)冰日數(shù)15 d。全年晴天161 d，春夏季多海霧，年平均42 d霧日（能見度小于等于1 000 m）。空氣自然凈化能力強(qiáng)，溫差變化小。

根據(jù)美國太空總署NASA氣象資料查詢獲得當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度的各月的日平均輻射值、不同月份日平均太陽輻射曲線圖。HN島各月的日平均輻射值如表2所示。

由表2可以看出，5～8月光資源較好。HN島日平均輻射值為3.92 kWh/m2，年輻射量為1 430.8 kWh/m2，根據(jù)我國太陽能資源劃分等級，HN島太陽能資源很豐富（II類地區(qū)，1 400～1 750 kWh/m2），具有良好的利用太陽能的自然條件。

表1 HN島各月平均風(fēng)速（單位：m/s）

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 7.257.236.696.215.886.286.286.186.96.817.046.92

表2 HN島各月的日平均輻射值（單位：kWh/m）

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 2.252.83.7484.5955.0435.0945.4425.1454.3433.4712.8232.264

4 海島微網(wǎng)建設(shè)可行性研究與規(guī)劃方案分析

HN島為旅游型島嶼，良好的空氣環(huán)境對當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展是不可忽視的保證。2015-05-08，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》，提出純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、節(jié)能汽車、智能互聯(lián)汽車是國內(nèi)未來重點(diǎn)發(fā)展方向。由此可見，新能源車在未來將全面取代燃油車，目前客觀條件正在逐漸形成。建設(shè)資源節(jié)約型社會，大力發(fā)展新能源汽車及其配套設(shè)施是未來當(dāng)?shù)厥姓⒔煌?、電力等職能部門的重要任務(wù)。

HN島目前尚未進(jìn)行充電設(shè)施布局，島內(nèi)旅游觀光車仍有6臺為燃油車，燃油尾氣污染環(huán)境且燃油成本高，與HN島的生態(tài)人文環(huán)境保護(hù)不協(xié)調(diào)，應(yīng)予以替換淘汰。提前謀劃布局充電設(shè)施，替換島上燃油旅游觀光車，為島上新能源汽車發(fā)展提供基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無污染、零排放的清潔環(huán)保全電氣化交通。

從人流密度、車流密度、用電需求、交通等情況綜合考慮，HN島充電設(shè)施布局原則考慮如下：①充分利用現(xiàn)狀原則。利用已有停車場，節(jié)約土地購置成本，同時(shí)能更加方便快捷進(jìn)行充電。②合理布局原則。結(jié)合HN島觀光電瓶車?？奎c(diǎn)規(guī)劃布局路線，在人流密度、車流密度、充電能力、充電需求、停車場地、便利程度等方面綜合考慮，合理布局充電設(shè)施。③預(yù)留發(fā)展原則。因電動(dòng)汽車發(fā)展的不可預(yù)見性，規(guī)劃上對于充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行充分預(yù)留，促進(jìn)電動(dòng)汽車市場的發(fā)展。

基于以上規(guī)劃布局原則，選擇在HN島游客服務(wù)中心旁邊的停車場建設(shè)布局充電設(shè)施，該區(qū)位交通方便，出入方便，地勢平坦，且可充分利用停車場空間，節(jié)約土地購置成本。據(jù)初步測算，該停車場可建設(shè)60 kW快充充電樁12座，充電樁根據(jù)充電需求分階段進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以提高設(shè)備利用效率。

5 結(jié)論

微電網(wǎng)在提高供電穩(wěn)定性、降低溫室氣體排放的同時(shí)為主電網(wǎng)提供了必要的支撐輔助服務(wù)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效、快速發(fā)展提供了新思路，具有長久的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境和社會效益，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。未來的電網(wǎng)將是交直流混合、微電網(wǎng)與主電網(wǎng)共存、各種可再生能源合集的動(dòng)態(tài)智能系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，微電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與效益將被充分發(fā)掘，越來越多的用戶也會因此受益。

［1］魯宗相，王彩霞，閔勇，等.微電網(wǎng)研究綜述［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31（19）：101-102．

［2］董朝陽，趙俊華，文福拴，等.從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)：基本概念與研究框架［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（15）：1-11．

［3］樓書氫，李青鋒，許化強(qiáng)，等.國外微電網(wǎng)的研究概況及其在我國的應(yīng)用前景［J］.華中電力，2009，22（3）：56-59.

TM727

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.060

2095－6835（2020）01－0147－02

白練（1984—），男，土家族，重慶酉陽人，本科，工程師，研究方向?yàn)樾畔⒂?jì)算科學(xué)專業(yè)。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕