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破解青藏高原建设可再生能源“微网”难题

作者:张悦 来源:国家电网报 时间:2020-01-17 浏览:

中国储能电站网讯:——记国家科学技术进步奖二等奖项目“青藏地区可再生能源独立供电系统关键技术及工程应用”

青藏地区地广人稀,部分州、县距离大电网近1000千米,是我国电力供应中难度最大的“最后一公里”。

为解决这一难题,2007年,中国电力科学研究院牵头,充分利用青藏地区光伏发电、风电、小水电及混合储能,克服了一系列关键技术挑战,构建了“供电质量好、抗扰能力强、自动程度高、建设调试易”的可再生能源供电系统,有效解决了项目应用地区的供电问题。1月10日,“青藏地区可再生能源独立供电系统关键技术及工程应用”获国家科学技术进步奖二等奖。

克服技术环境双重考验

青藏地区地广人稀、生态脆弱,全部依靠大电网供电难度极大。一些无电缺电地区主要依靠小水电、柴油发电或小型独立光储电站供电。然而,受高海拔环境与长达半年的枯水期影响,供电效率低、成本高,供电可靠性和电能质量低,年供电小时数不足3000小时。州、县政府所在地只能按照负荷重要程度定时分片供电,严重影响了这些地方居民的日常生活和经济社会发展。

采用大电网延伸建设的方式难度大、投资高。那么,是否可以借鉴楼宇、园区等微电网经验,利用青藏地区丰富的太阳能、风能和小水电资源构建可再生能源独立供电系统,实现无电缺电地区自给自足?

“青藏地区可再生能源独立供电系统是以高比例波动性电源长距离供电为场景、以高度电力电子化为特征的特殊弱电网,与楼宇、园区、村镇等并网型微电网和海岛独立型微电网有显著差异。控制、保护、自主运行与施工调试难度大,常规微电网技术无法满足要求。”项目第二完成人、中国电科院首席专家刘纯介绍。在海拔4000多米的青藏高原建设可再生能源独立供电系统面临着技术与环境的双重挑战。

2007年11月,在国家自然科学基金重点项目“分布式发电微网系统运行控制与保护关键技术研究”、863计划“多能互补微型电网的并网、控制和能量管理技术”、国家电网公司科技项目“可再生能源多能互补供电系统关键技术研究”等项目的支持下,由中国电科院、合肥工业大学、国电南瑞、北京科诺伟业、阳光电源、国网西藏电力等单位组成的项目团队开始了可再生能源独立供电系统整体方案设计、运行控制保护、自主化运行维护等技术的研究。

项目成果应用推广效果显著

2015年11月,项目团队历时8年,攻克了可再生能源独立供电系统宽频带控制、故障隔离与穿越、自主协同运行等关键技术,研发了光伏储能变流器、控制保护装置、能量管理系统、远程运维平台,形成了具有自主知识产权的可再生能源独立供电核心技术及系列产品。“电能质量好、抗扰能力高、自主运行强、施工调试快”的独立供电系统落地青藏高原。

项目共建成4个独立供电系统,解决了噶尔、日土、扎达、革吉、措勤、尼玛、玉树7个州、县,近50万平方千米50多万人的用电问题。项目应用地区年供电小时数从不足3000小时提升到8700小时以上,供电可靠性达到藏中电网同等水平。

“项目建设前,由于电力短缺,措勤县居民主要靠烧牛粪取暖。有了这个供电系统后,他们可以用电采暖、做饭,还能看上电视,用上更多的家用电器,极大地提高了生活质量。”项目第一完成人、中国电科院新能源研究中心主任、新能源与储能运行控制国家重点实验室主任王伟胜说。

2018年5月,中国电机工程学会在拉萨组织召开了项目技术鉴定会,专家组评价:“项目研究、开发、构建了广域高海拔可再生能源供电系统,在多电压源频率协调控制、多源稳定域分析方法、故障穿越与快速恢复控制、全景可视化运维等方面处于国际领先水平。”

目前,项目主要成果推广至新疆荣和独立供电系统、青海祁连县光储独立供电系统等全国35个大容量可再生能源微电网工程,为未来高比例可再生能源电力系统的构建和运行提供了宝贵经验。同时,项目研发的关键装置和系统出口至印度、巴基斯坦等国家,为解决“一带一路”沿线无电缺地区供电问题提供了参考。  

关键字:微电网, 储能

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