盛夏將至,美麗的海島是夏季度假的天堂,但是往往到了一些海島上,發(fā)生條件差得很就連電力供應都不能保障!其實也不是人家不做好啦,確實是有外在條件的制約嗎。你知道海島是如何供電的嗎?
海島供電主要有兩種模式,一個是聯(lián)網(wǎng),一個是離網(wǎng)。
對于中大型群島而言,由于對電力需求總量和可靠性均有較高的要求,因此往往通過海纜與大陸聯(lián)網(wǎng)。例如舟山群島地區(qū)的舟山主網(wǎng)通過220kV和110kV 海纜與大陸電網(wǎng)相連;嵊泗電網(wǎng)通過±50kV
直流海纜與上海電網(wǎng)互聯(lián),與舟山主網(wǎng)通過110kV海纜互連。
而對于其他偏遠小島而言,由于最大負荷有限、輸送距離較遠、島嶼面積狹窄,鋪設(shè)海纜在技術(shù)與經(jīng)濟方面需要付出更大代價,因此更需要圍繞可再生能源為核心,開發(fā)清潔可靠的海島電網(wǎng)。
在聯(lián)網(wǎng)和離網(wǎng)海島供電方面,都有一些設(shè)計經(jīng)驗,所以,展開的說些。
首先是聯(lián)網(wǎng)型
一般是海底電纜,但有時距離不太遠時也需要考慮架空大跨越,需要做技術(shù)經(jīng)濟比較。
舉個不怎么典型但我間接參與并熟悉的例子,海南電網(wǎng)與南網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程。2009年6月30日投運的海南跨海聯(lián)網(wǎng)一回500千伏交流工程,是我國第一個超高壓、長距離、大容量海底電纜工程。
兩點作用,一是聯(lián)網(wǎng)工程相當程度上解決了長期困擾海南電網(wǎng)的“大機小網(wǎng)”難題,海南電網(wǎng)“N-1”故障穩(wěn)態(tài)頻率波動幅度從±0.5Hz 降低到±0.2Hz。二是聯(lián)網(wǎng)工程釋放了海南300MW瓦級機組的發(fā)電能力,減少了海南電網(wǎng)對網(wǎng)內(nèi)發(fā)電備用容量的需求,有助于海南水電、風電等清潔能源的充分利用。
建設(shè)費用驚人。聯(lián)網(wǎng)一期工程設(shè)計輸電容量為600MW,由于海底電纜采購價的增加,工程總投資大幅增加,由可研階段批復的約12億元增加到實際投資約25億元。
運行維護困難。海纜故障判別與定位、封堵與打撈、電纜頭接續(xù)等搶修關(guān)鍵技術(shù)被國外幾家公司壟斷,工程采用的充油式海纜只能由耐克森公司修復,國內(nèi)尚無具備海纜搶修技術(shù)和能力的單位。一旦出現(xiàn)海纜損壞事故,兩端的油罐通過海纜中心的油道不斷向外冒油,以防止海水滲入導致整根電纜報廢,需要盡快找到故障點實施封堵與打撈。
為什么說不怎么典型,因為聯(lián)網(wǎng)一期工程投產(chǎn)以來,主要為海南電網(wǎng)提供負荷備用和事故備用,送電量較少,通道利用小時數(shù)較低。正常運行時線路按零功率控制,設(shè)備常年接近空載運行。
真正起到供電作用的海島聯(lián)網(wǎng)也很多,但一般都需要島上裝設(shè)柴油機備用。
現(xiàn)在的海島供電,柔性直流示范工程特別多,特別是多端的。它有一些優(yōu)勢,與島上的新能源互補性強,線路損耗小,換流站占地面積不大,適合無源電網(wǎng),等等。
然后是離網(wǎng)型
兩年之前,去過永興島,當時有一個解決三沙群島供電問題的專題。
顛了一路,吐了一路,而且三沙群島一點不美,暫且不提。
興致勃勃地想著去搞新能源微電網(wǎng)的,風光互補啊,潮汐能啊,波浪能啊,結(jié)果一去看,沒資源,沒地方,沒條件,最后硬生生的搞成了配電網(wǎng)400v升壓10kV改造工程,依舊柴油機發(fā)電。所以就到部隊里調(diào)查,一家一戶的摸負荷,落實路徑和其他實施條件,還要到其他三沙的小島上。本來一高大上的專題,最后搞成了一個苦逼的差事,最后人黑了一圈。
當然,現(xiàn)在那邊還是搞了些光伏,之前主要是沒地方,現(xiàn)在是在屋頂上裝了500kW的光伏。
好吧,上面純粹是經(jīng)歷分享,最后還是來點技術(shù)的內(nèi)容。
海島離網(wǎng)供電的趨勢肯定還是以可再生能源為核心的微電網(wǎng)
根據(jù)海島電網(wǎng)的技術(shù)特征,綜合海島人口、面積以及電網(wǎng)容量,海島電網(wǎng)的發(fā)展有四個階段:
作為世界上擁有海島獨立電網(wǎng)最多的國家,日本資源能源廳于2009年啟動了島嶼新能源獨立電網(wǎng)的實證項目,在鹿兒島縣和沖繩縣地區(qū)的十個海島上完成了海島獨立電網(wǎng)示范工程的建設(shè)。
按照這些海島獨立電網(wǎng)規(guī)模,可劃分小型(數(shù)百千瓦)、中型(兆瓦級)與大型海島電網(wǎng)。
對于小型獨立電網(wǎng),由于使用的內(nèi)燃發(fā)電機慣性與備用容量均較小,因此限制了可再生能源的接入,對儲能設(shè)備的特性與容量也有較高要求;而對于中型獨立微網(wǎng),由于一般采用了多臺內(nèi)燃發(fā)電機,可借助旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備自身的慣性吸收部瞬時變動,有利于減少儲能設(shè)備容量,增強對風電和光電的接納能力,提高整個海島電網(wǎng)的經(jīng)濟性;對于大型海島電網(wǎng),其主要目標是檢驗兆瓦級風/光電接入后對原有海島電網(wǎng)的影響,以及利用多種儲能裝置抑制光伏發(fā)電波動性的可能性。
海島地區(qū)一般都處在風資源豐富地區(qū),而風電機組已逐步蔓延至海島、灘涂地帶及海上,而伴隨著智能微網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟,未來以風電為主,配合光伏、內(nèi)燃發(fā)電機及儲能設(shè)備的緩沖,將會為海島供電翻開新的篇章。