山东长岛并网型微电网24小时孤岛运行试验成功

2015年12月16日，山东试验继分布式发电及微电网接入控制工程通过国家验收后，长岛成功山东长岛并网型微电网24小时孤岛运行试验也取得圆满成功，并网进一步增强了供电保障能力。型微这项工程既是电网国家支持的物联网重大应用示范工程，也是孤岛国网山东省电力公司力促海岛供电服务提升的“法宝”。

朱延江再也不必为缺电发愁了。运行

我国北方第一个岛屿微电网在长岛建成运行近一年，山东试验育有近200万元海参苗的长岛成功长岛居民朱延江切实感受到了海岛微电网带来的福利。自从微电网成为海岛电网的并网强力支撑，他场子里的型微海参苗再也不受停电困扰。

2015年12月14日，电网朱延江说：“从前，孤岛如果我的运行场子停电1个小时，海参苗就会缺氧，山东试验停电五六个小时，就会‘全军覆没’。自打供电公司建了微电网，这种情况再也不会发生了!”

聪明的“大脑” 自主研发核心技术

近年来，微电网技术在国内外风生水起，一些国家因为研究起步较早，在关键技术方面已经取得突破，并在小规模微电网中得到应用。作为中国北方第一个岛屿微电网，国网山东电力在长岛建设的分布式发电及微电网接入控制项目是如何集成各方面先进经验，自主研发核心技术的呢?

在砣矶岛，孙树敏带着笔者来到一栋看似普通的白房子。这座被称为分布式发电及微电网接入控制系统的装置内部别有洞天，安装层层叠叠的磷酸铁锂电池、铅酸电池、超级电容三种电池数以千计，共同组成微电网的核心储能装置和能量管理装置。而这座白房子里的大部分设备，都是由该院科研人员自主研发或集成的。

能量优化协调管理系统是山东电科院自主研发的微电网关键核心技术，被孙树敏形象地称为微电网的“大脑”。这一系统能够通过对微电网内分布式电源的能量管理和经济调度，实现微电网的优化运行，提高可再生能源海岛的供电质量与可再生能源的利用效率。

“当电网处于正常运行状态时，能量优化协调管理系统控制微电网处于储能预备状态。当海底电缆受到外力破坏失电时，它可在断电瞬间快速建立岛上电网电压，稳定系统频率，并自动启动柴油发电机组，保持对岛上风力发电机的电压支撑。”孙树敏说，通过这套系统，微电网能够实现对海岛电力的自我控制、保护和管理，提高电力系统面临突发灾难时的抗灾能力。

能量优化协调管理系统是国网山东电力微电网项目自主研发技术的典型代表，但不是唯一代表。我们还自主研发出智能快速控制开关，在微电网管理中发挥着重要作用。”山东电科院电网技术中心李广磊介绍说。

未来，国网山东电力科研人员还将为海岛微电网项目设计和构建全景信息监控平台，开发间歇式可再生能源海岛分布式发电及微电网接入集成优化设计技术，制定微电网管理技术规范，并在长岛微电网项目中引入海上风能及波浪能联合发电、海岛区域风电—海水淡化一体化等项目，让岛民享受到更优质的绿色能源和更良好的服务体验。

链式微电网让绿色能源“自给自足”

2012年，国家发改委联合财政部，在全国能源、交通等七个领域开展国家物联网重大应用示范工程建设。国家电网公司承担了智能电网管理物联网应用示范工程重要任务，其中分布式发电及微电网接入控制工程由国网山东省电力公司负责开发建设，而这也是山东首个微电网项目。

作为山东省唯一的海岛县，长岛由32个岛屿组成。由于海岛特殊的地质情况和电网建设难度，长岛电网较为薄弱，存在供电可靠性较差、风电控制能力不足、海底电缆年久失修、故障风险高等问题。“长岛的电网检修工作全靠海上作业，受海洋和气象条件制约，检修难度大，施工时间长，工作异常艰苦。”烟台供电公司运检部负责人说。

与常规能源相比，海岛周边拥有丰富的可再生能源(风能、太阳能、波浪能、潮流能、潮汐能等)，建设分布式发电接入及微电网系统是保障海岛电网可靠性供电的重要手段，还能够有效改善海岛的自然环境。微电网已经成为智能电网领域的热点课题。

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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