福建湄洲岛：储能电站接入中压海岛电网
添加时间：2014-07-23 11:45:39
来源：爱中国能源网
7月15日，蓝天碧海相映，福建莆田湄洲岛妈祖庙里高大的妈祖雕像伫立山顶，极目远眺台湾海峡。在相距妈祖庙不到千米之处的湄洲岛储能电站，福建电力科学研究院的技术人员正忍受着37摄氏度左右的高温，密切监控着站内储能、通信、保护等各个系统的运行数据。
莆田湄洲岛储能电站是国内首个直接接入10千伏海岛配电网的兆瓦级磷酸铁锂电池储能工程项目，于6月19日建成。该电站的储能功率为1兆瓦，可存储电能2兆瓦时，它的投运为湄洲岛的发展注入了新活力。
【建设】
储能电站接入中压海岛电网
湄州岛储能电站占地400余平方米，主要由1兆瓦/2兆瓦时的磷酸铁锂电池储能系统、两台500千伏安双向变流器、系统监控及接入系统组成。储能电站紧邻湄洲岛海底电缆进岛开关站，遥望大海对侧110千伏忠门变电站，储能电站出线接至开关站10千伏母线，与海底电缆一起为全岛供电。
依托国家电网公司重点科技项目“提高配电网末端供电能力的关键技术研究及应用示范”，国网福建省电力有限公司将项目成果落地莆田湄洲岛。该项目由国网福建电力组织福建电科院牵头实施，中国电力科学研究院、许继集团有限公司配合承担，于2013年3月启动建设。储能电站最初选址希望尽量邻近妈祖庙配变，与开关站10千伏线路一起组成双回进线，为妈祖庙的重大活动提供可靠供电服务。然而岛上10千伏馈线沿途多为居民集居之地，土地资源紧张，储能电站最终选址在紧邻开关站的一个杂草丛生的荒坡。 立项之初，国内尚无接入海岛中压电网的兆瓦级磷酸铁锂电池储能电站，没有相关经验可供参考。在接到任务后，福建电科院的技术人员们加班加点，查阅国内外大量相关资料，开展实地调研，了解储能电站的特性，掌握储能电站发电技术，确保湄洲岛储能电站圆满落地。
“靠着在荒坡上一点一点填土、夯实、平整、建设，在不断摸索中对储能电站的电池系统、保护系统和监控系统深入攻坚，才有现在面朝大海、与周围环境和谐相融的储能电站站房。”湄洲岛供电公司书记朱存兴感叹道。
【功能】
让配电网末端电压变得稳定可靠
湄洲岛南北长9.6公里，东西宽1.3公里，陆域面积14.35平方公里，包括大小岛、屿、礁30多个，湄洲岛与台湾仅一水之隔，素有“东方麦加”之称，是海峡两岸文化交流的窗口。湄洲岛妈祖文化是中国首个信俗类世界非物质文化遗产，每年妈祖诞辰日和妈祖升天日期间，朝圣旅游盛况空前。
鉴于湄洲岛特殊的地缘和宗教意义，福建莆田供电公司保供电任务繁重。每年妈祖诞辰、海峡论坛、中秋晚会及各种政府和民间的重要活动，都需要临时安排发电车用于保供电，最多的一次，莆田供电公司调派9辆发电车上岛保电。湄洲岛储能电站的建立，可大大减轻该公司每年的保供电压力。
我国海岛供电往往处于供配电网的末端，通过海底电缆送电，甚至部分有人居住的岛屿还未实现送电。湄洲岛目前与海岸对侧的110千伏忠门变电站通过双回10千伏海底电缆相连，湄洲I路线路长20公里，湄洲II路长26公里，造成中压线路偏长，线路末端电压较低。另外，海底电缆的安全性也较难保障，受台风等自然灾害和过往船只的影响，2007年到2011年间，湄洲岛每年都要发生大概7起以上的海底电缆破坏事故，而受地形限制，抢修起来极为不便，难以短时间恢复供电。
近年来，湄洲岛的用电负荷增长较快，湄洲岛供电公司运检部专员介绍，2013年，全岛年度最高用电负荷达7000千瓦，年用电量2192万度，而双回海底电缆的供电能力已呈现不足之势。通过控制策略，调节湄洲岛储能电站的并网有功与无功功率，不仅可明显改善配电网末端供电质量，还能进行削峰，有效缓解双回海底电缆供电能力不足的状况。
不过，国网福建电力的技术人员对储能电站应用功能的思考并不仅限于此。“湄洲岛储能电站投运后，可稳定配电网末端电压，充分利用岛上太阳辐射充足、季风盛行的特点，采用风光储互补发电技术，提高配电网末端对风力发电、光伏发电的消纳能力。”福建电科院的范元亮博士说，在目前条件下，储能电站投运后，湄州岛20%左右的用电可能通过岛上的风力或光伏发电供给，届时，储能电站提高供电可靠性、服务妈祖文化的能力将进一步增强。
【未来规划】
能源互联网络助力建设生态岛
利用互联网和智能终端技术，使能量和信息能够双向流动，能源在全网络内分配、交换和共享，就能形成能源互联网。
能源互联网是建设妈祖生态岛的一个重要方面，也是促进湄州岛能源可持续发展的重要手段。能源互联网通过储能、能源收集以及智能控制，将有效解决可再生能源供应不持续、品质不稳定和难以接入电力主干网等问题，促进绿色电力发展，实现它们和电网的友好互动。
湄州岛储能电站就是湄洲未来能源互联网的一个重要组成部分。以此为依托平台，福建电科院已开始制定相关方案，计划建设一个覆盖0.4千伏直流与交流，以及10千伏电压等级的交直流混合多能互补微电网。微电网可以作为能源互联网的组成要素，也能以一种具体形式存在，通过可再生能源发电、储能与用电消纳等形成能源局域网。
湄州岛初期的交直流混合多能互补微电网将以风力发电、光伏发电以及储能电站互补为主提供电能，部分风力发电、光伏发电与储能系统共同汇集至0.4千伏直流母线，为直流充电设施等提供稳定电能，接着通过基于虚拟同步电机技术的逆变器接入0.4千伏交流母线，满足0.4千伏负荷的用电需求，然后经过升压变互连至10千伏中压供配电网络。“如此分层结构可满足不同的负荷需求，减少了不必要的电压变换环节。”福建电科院工程师郑高细致地解释道，如果采用传统方式，分布式风力发电和光伏发电需要经过交直流变换系统，经过交流供配电网络输送，然后再变换至直流，供直流充电设施使用;或者这些电能通过升压变并联至10千伏中压供配电网络，再降压供0.4千伏交流负荷使用。“这些过程都会造成可观的电能损耗。如此比较下，交直流混合多能互补微电网的优势就显现了。”郑高说。
湄洲岛储能电站的投运，以及未来能源互联网的构建，将让岛上居民切实享受更加智能和清洁的用电方式。用户侧智能控制终端能与微电网的上层管理系统互联，提交用电计划，响应实时电价;还能通过就地采集微电网电压与频率，控制负荷投切，共同参与维持微电网安全稳定运行。智能用电以及智能家居系统将进一步导向用电客户参与节能减耗。另外，湄州岛面积相对不大，在主干交通线建立兼具换电和充电的能源补给中心，可为电动汽车提供便捷的能源补给。依托湄州岛储能电站打造的交直流混合多能互补微电网，将会是一个集发、配、用于一体的能源互联网络，助力建设妈祖生态岛。