青藏地區(qū)地廣人稀，部分州、縣距離大電網(wǎng)近1000千米，是我國電力供應(yīng)中難度最大的“最后一公里”。
為解決這一難題，2007年，中國電力科學(xué)研究院牽頭，充分利用青藏地區(qū)光伏發(fā)電、風(fēng)電、小水電及混合儲能，克服了一系列關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，構(gòu)建了“供電質(zhì)量好、抗擾能力強(qiáng)、自動程度高、建設(shè)調(diào)試易”的可再生能源供電系統(tǒng)，有效解決了項目應(yīng)用地區(qū)的供電問題。1月10日，“青藏地區(qū)可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。
克服技術(shù)環(huán)境雙重考驗
青藏地區(qū)地廣人稀、生態(tài)脆弱，全部依靠大電網(wǎng)供電難度極大。一些無電缺電地區(qū)主要依靠小水電、柴油發(fā)電或小型獨(dú)立光儲電站供電。然而，受高海拔環(huán)境與長達(dá)半年的枯水期影響，供電效率低、成本高，供電可靠性和電能質(zhì)量低，年供電小時數(shù)不足3000小時。州、縣政府所在地只能按照負(fù)荷重要程度定時分片供電，嚴(yán)重影響了這些地方居民的日常生活和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。
采用大電網(wǎng)延伸建設(shè)的方式難度大、投資高。那么，是否可以借鑒樓宇、園區(qū)等微電網(wǎng)經(jīng)驗，利用青藏地區(qū)豐富的太陽能、風(fēng)能和小水電資源構(gòu)建可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)，實現(xiàn)無電缺電地區(qū)自給自足？
“青藏地區(qū)可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)是以高比例波動性電源長距離供電為場景、以高度電力電子化為特征的特殊弱電網(wǎng)，與樓宇、園區(qū)、村鎮(zhèn)等并網(wǎng)型微電網(wǎng)和海島獨(dú)立型微電網(wǎng)有顯著差異?？刂?、保護(hù)、自主運(yùn)行與施工調(diào)試難度大，常規(guī)微電網(wǎng)技術(shù)無法滿足要求?！表椖康诙瓿扇?、中國電科院首席專家劉純介紹。在海拔4000多米的青藏高原建設(shè)可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)面臨著技術(shù)與環(huán)境的雙重挑戰(zhàn)。
2007年11月，在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“分布式發(fā)電微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行控制與保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”、863計劃“多能互補(bǔ)微型電網(wǎng)的并網(wǎng)、控制和能量管理技術(shù)”、國家電網(wǎng)公司科技項目“可再生能源多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”等項目的支持下，由中國電科院、合肥工業(yè)大學(xué)、國電南瑞、北京科諾偉業(yè)、陽光電源、國網(wǎng)西藏電力等單位組成的項目團(tuán)隊開始了可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)整體方案設(shè)計、運(yùn)行控制保護(hù)、自主化運(yùn)行維護(hù)等技術(shù)的研究。
項目成果應(yīng)用推廣效果顯著
2015年11月，項目團(tuán)隊歷時8年，攻克了可再生能源獨(dú)立供電系統(tǒng)寬頻帶控制、故障隔離與穿越、自主協(xié)同運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了光伏儲能變流器、控制保護(hù)裝置、能量管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可再生能源獨(dú)立供電核心技術(shù)及系列產(chǎn)品。“電能質(zhì)量好、抗擾能力高、自主運(yùn)行強(qiáng)、施工調(diào)試快”的獨(dú)立供電系統(tǒng)落地青藏高原。
項目共建成4個獨(dú)立供電系統(tǒng)，解決了噶爾、日土、扎達(dá)、革吉、措勤、尼瑪、玉樹7個州、縣，近50萬平方千米50多萬人的用電問題。項目應(yīng)用地區(qū)年供電小時數(shù)從不足3000小時提升到8700小時以上，供電可靠性達(dá)到藏中電網(wǎng)同等水平。
“項目建設(shè)前，由于電力短缺，措勤縣居民主要靠燒牛糞取暖。有了這個供電系統(tǒng)后，他們可以用電采暖、做飯，還能看上電視，用上更多的家用電器，極大地提高了生活質(zhì)量。”項目第一完成人、中國電科院新能源研究中心主任、新能源與儲能運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實驗室主任王偉勝說。
2018年5月，中國電機(jī)工程學(xué)會在拉薩組織召開了項目技術(shù)鑒定會，專家組評價：“項目研究、開發(fā)、構(gòu)建了廣域高海拔可再生能源供電系統(tǒng)，在多電壓源頻率協(xié)調(diào)控制、多源穩(wěn)定域分析方法、故障穿越與快速恢復(fù)控制、全景可視化運(yùn)維等方面處于國際領(lǐng)先水平?！?/p>
目前，項目主要成果推廣至新疆榮和獨(dú)立供電系統(tǒng)、青海祁連縣光儲獨(dú)立供電系統(tǒng)等全國35個大容量可再生能源微電網(wǎng)工程，為未來高比例可再生能源電力系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行提供了寶貴經(jīng)驗。同時，項目研發(fā)的關(guān)鍵裝置和系統(tǒng)出口至印度、巴基斯坦等國家，為解決“一帶一路”沿線無電缺地區(qū)供電問題提供了參考。
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