我国地缘辽阔，在许多边远地区还有很多无电人口，经济生活水平较差，因此对电的需求十分迫切，解决边远地区供电问题一直是政府努力推进的工作，浙江华鹰风电设备有限公司有幸作为风力发电机组供应商参与了在陈巴尔虎旗赫尔洪得移民新村哈日干图嘎查实施的蒙东分布式发电储能及微电网试点工程，见证了分布式风光储发电系统给移民新村供电带来的好处，为我国边远无电地区和轻负荷地区实现经济输配电提供了新思路、新模式，供电可靠稳定，可以复制推广。项目由蒙东公司和中国电科院共同承担，于2011年初启动，2011年4月实施方案通过审查，2011年5月完成施工设计，2012年6月底竣工，7月6日工程投运发电。主要建设内容为50千瓦风力发电、峰值功率110千瓦光伏发电、42千瓦时锂电池储能装置、分布式发电/微电网并网控制和能量系统。

 

 

    1.1 项目概况

 

    陈巴尔虎旗赫尔洪德移民新村是陈巴尔虎旗为居住在沙化最为严重地区的呼和诺尔镇哈日干图嘎查的牧民新建的居住地，是内蒙古自治区2010年建设的生态移民新村，有牧民100户、奶站1座、自来水泵站1座、村委会办公点1处，占地面积12万平方米，移民新村通过一条35kV轻型化线路接入电网，系统供电负荷由新能源承担，并在电网无电时也能独立给新村供电。

 

    陈旗微网试点工程配置有110kWp的光伏，一套HY-20kW风力机和一套HY-30kW风力机，42kWh锂电池以及PCS等。其中30kW风力机和80kWp光伏板作为为分布式电源，主要作并网发电和供新村1线用电。20kW风力机和30kW光伏板作为微电网内的新能源部分，主要作供新村1线用电和通过PCS对锂电池组充电用。

 

    风能资源：陈巴尔虎旗10米高度年平均风速为4.2m/s，年有效风速小时数达7318h（3~25m/s），风向较为稳定，地势非常平坦，风能资源十分丰富。

 

    太阳能资源：当地年平均可照时数4452.7小时，日照时数2916.5小时，日照百分率66%，夏季早5点至晚19点，冬季为早8点至晚17点。

 

    1.2  预期目标

 

    1）完成蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程，建设一个并网型微网，以解决陈巴尔虎旗赫尔洪德移民新村的供电问题。

 

    2）通过试点工程的建设，解决农村智能配电网建设中分布式电源、储能与微网接入控制的关键技术问题，探索分布式发电/储能及微电网在农村电网的接入和建设模式。

 

    3）形成符合农网的分布式电源接入及微网建设的技术原则，为农村智能配电网的建设提供理论、技术及实践依据。

 

 

    以下是蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程系统总览：
 

 

    运行方式：此试点工程为典型的分布式电源和微电网相对独立的供电系统，整个系统既可以作为并网系统运行，也可以作为孤网系统运行。

 

    并网方式：主要实现可再生能源的综合利用，解决电能短缺问题。

 

    1）所有分布式电源逆变器都采用电流源模式；

 

    2）光伏和风电的逆变器采用最大功率输出模式；

 

    3）储能系统起平抑间歇性能源出力波动、削峰填谷、提高可再生能源利用效率的作用。

 

    孤网方式：保证部分负荷在外网断电的情况下正常运行。

 

    1）储能系统作为主电源，工作模式由电流源模式转换为电压源模式；

 

    2）储能系统根据光伏出力、风电出力和负荷需求情况自动调节自身充 放电状态和功率，维持微网中电源出力和负荷的实时平衡；

 

    3）必要时候可采取切负荷/切机手段。

 

    并网转离网：

 

    1）当外部电网发生故障时，检测到并网母线电压过低，双向逆变器（PCS）的内置转移继电器会自动打开，并自动切换成电压源模式，储能系统维持微网电压和频率保持恒定；

 

    2）风力、光伏发电逆变器在微网模式切换过程中自动退出（孤岛保护），待检测到微网母线电压正常时，重新并网运行；其仍工作在电流源模式。

 

    离网转并网：当外部电网恢复时，检测到并网母线电压恢复正常，微网控制器给双向逆变器下达孤网转并网指令。双向逆变器接受并网指令后，自动检测同期并网，并同时切换成电流源模式。风力、光伏发电逆变器继续运行，仍工作在电流源模式。

 

    此系统中配置的是一套HY-20KW风力机和一套HY-30KW风力机，两种风力机都属于变桨矩机型。控制系统配置是台达的控制变流器，为全控整流，可以有效减少风机发电机的发热，并且提高风电的并网质量。

 

    蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程投运后，已经显现出可观的经济社会效益。哈日干图嘎查牧民依靠稳定的电力搞起电气化畜牧业，新居依靠多网融合技术接入了数字电视、固定电话、互联网端口，牧民可享受收看电视、收听广播、登录互联网、进行视频点播等增值服务。此外，网络平台拥有同步采集电能量信息等功能。截至2012年8月21日，蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程总发电量1.6944万千瓦时，其中微电网和分布式电源通过35千伏配电化线路向大电网送电1.2478万千瓦时。

 

 

    该项目的实施，对分布式风光储发电项目解决无电地区供电问题具有很强的借鉴意义，其供电可靠性、稳定性远高于户用风光互补离网系统：

 

    1）首次提出了基于风光储互补发电与35kV配电化电网延伸相结合的供电技术解决方案，为我国边远无电地区和轻负荷地区实现经济输配电提供了新思路、新模式；

 

    2）首次提出了分布式发电、配电网与用户负荷的分组优化设计方案，实现了分布式电源、微电网与配电网协调控制的多态运行模式和灵活网络结构，提高了系统控制水平和运行效率，为探索分散式可再生能源发电与电网友好互动模式奠定了技术基础； 

 

    3）提出了多模态、四维度运行控制策略和自平衡微电网平滑控制方法，研制了具备并/离网平滑切换性能的分布式电源/微电网保护控制设备，开发了分布式电源/微电网并网运行控制和能量管理系统，实现了分布式电源/微电网的灵活运行控制与能量优化调度；

 

    4）提出了设备层、过程层、主控层三级保护技术方案，通过设备层配置双向潮流保护/欠压脱扣保护装置、过程层与主控层配置保护控制策略，为电网运行和作业提供了有效安全保障。

 

    2012年8月15至16日,中国电科院承建的蒙东陈巴尔虎旗赫尔洪德“分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程”项目验收审查会召开。国家能源局新能源与可再生能源司副司长史立山、国家电网公司农电工作部副主任张莲瑛、蒙东公司副总经理李敏强、中国电科院纪检组长、工会主席刘壮志及内蒙古自治区发展改革委相关负责人出席会议。项目验收委员会由11位分布式发电/微电网和农电领域知名专家组成，史立山副司长担任验收委员会主任。委员会一致认为：项目全面完成了国家电网公司下达的智能电网工程建设任务，达到了预期目标，项目成果总体达到国际先进水平，同意通过验收。
 

 

 

    通过蒙东分布式发电储能及微电网试点工程在陈巴尔虎旗移民新村的实施，我们觉得这种供电方式在无电地区实施有效供电完全是可行的，我们意识到这种风光储供电系统的供电具有多样性与有效性：

 

    1）对有可能架通网电的无电地区，可以建一条轻型化线路，并建设上述的分布式供电系统，区域内的供电由风能、太阳能等新能源完成，即使电网无电，也可以孤网独立供电运行;

 

    2）对不可能架通网电的无电地区，可以建设上述的分布式供电系统，并辅之于柴油发电机，利用柴发建设主网，并尽可能提高新能源利用效率和时间，降低柴发时间和运行成本，这种系统已在浙江舟山东福山岛建成投入使用;

 

    3）这种供电系统的供电稳定性、可靠性远高于户用型离网系统，而且有当地供电部门参与管理，如果能把牧民适当集聚，供电成本会更低，效果会更好；

 

    4）这种供电系统由政府投资建设，解决无电地区供电问题是各级政府的目标，随着科技的进步和设备的更新换代，投资成本也会逐步降低，也非常适合推广，特别是这种供电系统建设得越多，将来可以形成一个分布式能源的互联网。（吴寿清 俞铠）