島嶼綜合能源整體解決方案：多能互補 網(wǎng)源互動

10月11日，菲律賓國家電網(wǎng)公司(NGCP)代表團訪問國網(wǎng)福建省電力有限公司，通過觀看湄洲島儲能電站演示視頻，交流探討了電池儲能系統(tǒng)在海島供電中的應(yīng)用。湄洲島儲能電站是國內(nèi)首個接入10千伏海島配電網(wǎng)的兆瓦級鋰電池儲能電站，投運四年多來成為島內(nèi)保供電的“耦合器”“平衡器”和“緩沖器”。國網(wǎng)福建電力正依托湄洲島儲能電站，全力推進湄洲島綜合能源服務(wù)示范區(qū)建設(shè)。

10月17日，福建莆田湄洲島南部深澳底沙灘彩旗飄飄、人頭攢動，一年一度的海祭媽祖典禮在這里舉行。在相距媽祖廟不到千米之處，湄洲島儲能電站里，福建電科院狀態(tài)評價中心的范元亮博士輕輕點擊電腦鼠標(biāo)，進入運行監(jiān)控界面，發(fā)出系統(tǒng)啟動命令。幾個簡單操作后，站內(nèi)儲能系統(tǒng)、保護終端等一二次設(shè)備自動投入運行，服務(wù)海祭媽祖典禮供電保障工作。

給海島接上“充電寶”

全島保電更有底

莆田湄洲島是聞名海內(nèi)外的“媽祖故鄉(xiāng)”，媽祖文化是中國首個信俗類世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，每年吸引數(shù)百萬游客和信客到此觀光。長期以來，湄洲島重要的保供電任務(wù)不斷。島上主要依靠與海岸對側(cè)忠門變電站相連的雙回10千伏海底電纜供電。

隨著近年來湄州島用電負(fù)荷快速增長，海纜供電能力已呈現(xiàn)不足之勢，海底電纜的安全性也較難保障。為了提升湄洲島供電可靠性，國網(wǎng)福建電力組織福建電科院牽頭實施，中國電科院、許繼集團共同承擔(dān)，建設(shè)湄洲島儲能電站。

2014年3月，湄洲島儲能電站建成投運，占地400多平方米，主要由1000千瓦/2000千瓦時的磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)、兩臺500千伏安雙向變流器、系統(tǒng)監(jiān)控及一次接入設(shè)備組成。儲能電站緊鄰湄洲島海底電纜進島開閉所，遙望大海對側(cè)的110千伏忠門變電站，出線接至開閉所10千伏母線，與海底電纜一起為全島供電。

“通俗地說，儲能電站類似于一個放大版的手機充電寶，只是容量更大，工作電壓等級更高，涉及交直流變換。”范元亮介紹說。湄洲島儲能電站額定功率為1000千瓦，可存儲電能2000千瓦時，在用電低谷時，通過逆變器，將10千伏電網(wǎng)里的交流電變成直流電，存在鋰電池里;在用電高峰時，再將存在電池里的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，補給至10千伏電網(wǎng)。該電站在用電高峰時可承擔(dān)全島十分之一的電能供應(yīng)。

建成這樣一個海島儲能電站并不容易。項目立項之初，國內(nèi)尚無接入海島中壓電網(wǎng)的兆瓦級磷酸鐵鋰電池儲能電站，沒有相關(guān)經(jīng)驗可供參考。福建電科院技術(shù)人員查閱國內(nèi)外大量相關(guān)資料，對儲能電站的電池系統(tǒng)、保護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)深入攻堅;莆田供電公司配合做好土地征用、青苗賠償、配電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)收集和接入管理等相關(guān)工作，確保電站順利建成。

“在項目建設(shè)期間，我們要頻繁坐船登島，經(jīng)常遇到大風(fēng)大浪，船搖晃得厲害，很多同事都暈船。就是在這種條件下，我們用兩年的時間牽頭負(fù)責(zé)完成了整座儲能電站的設(shè)計、施工、安裝、調(diào)試、運維。經(jīng)過大家的共同努力，有了現(xiàn)在面朝大海、與周圍環(huán)境和諧相融的儲能電站站房。”參與電站研發(fā)的福建電科院工程師鄭高感嘆道。

2015年，在第五屆中國國際儲能大會上，在來自國內(nèi)及美國、加拿大、日本、韓國、澳大利亞、英國、德國等國家300多位代表的共同見證下，湄洲島儲能電站獲評“中國最美微電網(wǎng)示范項目”。

提升應(yīng)急供電能力

提高配電網(wǎng)末端供電質(zhì)量

“受過往船只和臺風(fēng)等自然災(zāi)害的影響，湄洲島海底電纜曾多次發(fā)生外破事故，搶修起來極為不便，難以短時間恢復(fù)供電?，F(xiàn)在有了儲能電站，我們心里就踏實多了。”湄洲島供電公司綜合部主任林強高興地說。

2017年3月27日～4月3日，受湄洲島漁港碼頭施工作業(yè)影響，湄洲島海纜Ⅰ路發(fā)生外破故障，全島負(fù)荷轉(zhuǎn)移至海纜Ⅱ路，期間全島最高用電負(fù)荷接近8000千瓦，超過海纜Ⅱ路安全輸送功率。4月2日19時至21時期間，全島有功負(fù)荷達到最高7800千瓦。

“當(dāng)時，我們緊急啟動儲能電站，提供最高880千瓦功率補償，將海纜Ⅱ路輸送功率控制在7270千瓦安全輸送功率以內(nèi)，保障了全島可靠用電。”湄洲島供電公司運檢部主任游雋慶介紹說。

實際上，儲能電站對于湄洲島的好處是多方面的。當(dāng)單回海纜發(fā)生故障時，可通過儲能電站的功率補償，滿足全島的用電需求，并將另外一回海纜輸送功率控制在安全范圍內(nèi)，進而提高10千伏海島配電網(wǎng)的應(yīng)急供電能力。當(dāng)全島失去雙回海纜電源時，儲能電站可獨立承擔(dān)起湄洲島媽祖廟的供電任務(wù)。

為確保供電切換“零閃動”，專業(yè)人員還研制了基于電池儲能系統(tǒng)的在線保供電裝置，當(dāng)電網(wǎng)故障停電時，可平滑切換至裝置獨立供電，保障重要負(fù)荷的可靠用電。此外，通過調(diào)節(jié)儲能電站的充放電功率和恒頻恒壓控制，還可發(fā)揮其改善配電網(wǎng)末端供電質(zhì)量和削峰填谷的作用。

湄洲島是海峽兩岸文化交流的窗口，在這個“月月有活動，季季有賽事”的海島，幾乎每次活動對電網(wǎng)建設(shè)、用電服務(wù)以及保電等方面的要求都很高。

以前，每逢海峽論壇、媽祖誕辰等各種重要會議、活動，莆田供電公司都需要臨時安排發(fā)電車保電，最多的一次調(diào)派了9輛發(fā)電車上島。而儲能電站投運以來，已參與湄洲島重大活動保電近20次，極大地減輕了重大活動的保供電壓力。

“為保證儲能電站設(shè)備安全可靠運行，依托福建省高供電可靠性配電技術(shù)企業(yè)重點實驗室和國網(wǎng)強臺風(fēng)環(huán)境抗風(fēng)減災(zāi)實驗室(培育)，我們還建立了生態(tài)海島高供電可靠性試驗基地，開展‘高鹽霧、高濕熱’環(huán)境下電網(wǎng)設(shè)備材料腐蝕驗證研究，持續(xù)觀測儲能電站的電力設(shè)備，尤其是儲能元件，在沿海腐蝕環(huán)境下的運行工況。”范元亮說。

實現(xiàn)綜合能源服務(wù)

促進生態(tài)海島建設(shè)

今年9月30日，湄洲島綜合能源服務(wù)示范區(qū)特色項目——海景大酒店停車場、游泳池走廊分布式光伏發(fā)電項目正式并網(wǎng)，光伏裝機容量103.7千瓦，預(yù)計年平均發(fā)電量11.6萬千瓦時。

海景大酒店是國網(wǎng)福建電力大力推進的湄洲島綜合能源服務(wù)示范點之一，目前已采用合同能源管理模式，開展全電廚房改造，建設(shè)分布式光伏等多個項目。而湄洲島儲能電站，在島內(nèi)綜合能源服務(wù)新業(yè)態(tài)格局中，將發(fā)揮保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、削鋒填谷等重要作用。

“儲能電站投運以來，對我們島的開發(fā)建設(shè)和旅游業(yè)發(fā)展起到很大的促進作用。”湄洲島國家旅游度假區(qū)經(jīng)貿(mào)招商局局長郭金木說。

湄洲島是莆田第二大島，陸地面積14.35平方公里，包括大小島、嶼、礁30多個，島上太陽輻射充足、季風(fēng)盛行。通過湄洲島儲能電站，可以充分利用島上的氣候特點，采用風(fēng)光儲互補發(fā)電技術(shù)，提高配電網(wǎng)末端對風(fēng)電、光伏發(fā)電的消納能力。

國網(wǎng)福建電力正考慮對湄洲島儲能電站原有1000千瓦/2000千瓦時儲能系統(tǒng)進行改造，二期再建設(shè)一套1000千瓦/2000千瓦時儲能系統(tǒng)，組成集中式儲能電站，同時將在酒店、公共建筑等推廣建設(shè)分布式儲能系統(tǒng)，與島上的光伏、風(fēng)電組成多能互補系統(tǒng)，實現(xiàn)風(fēng)、光、儲、充一體化。屆時，儲能電站提高供電可靠性、服務(wù)重大活動保電的能力將進一步增強。

目前，國網(wǎng)福建電力正全力推進莆田湄洲島綜合能源服務(wù)示范區(qū)建設(shè)，依托湄洲島儲能電站，進一步探索島嶼區(qū)域綜合能源整體解決方案。2018年，該公司首批建設(shè)“用能管家”服務(wù)云平臺、媽祖論壇酒店綜合能源服務(wù)、海絲申遺建筑智能樓宇等項目，計劃到2020年，實現(xiàn)“水、電、氣、熱”等綜合能源智能監(jiān)控全覆蓋，以及全島“風(fēng)、光、儲”集中優(yōu)化調(diào)度。屆時，電能占終端能源消費的比重將超過95%，光伏、風(fēng)電等清潔能源裝機及儲能容量明顯提高，二氧化碳排放量減少50%。

國網(wǎng)福建電力還將在示范區(qū)建成電動汽車“五公里”充電圈，實現(xiàn)漁港、碼頭岸電設(shè)施全覆蓋以及電力無線通信專用網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，逐步將湄洲島培育成基于多能互補和網(wǎng)源互動目標(biāo)的綠色生態(tài)海島。