縣域海島“山海協(xié)同”零碳電網(wǎng)建設(shè)的初步探索與實(shí)踐

■ 國(guó)網(wǎng)舟山供電公司 梁帥偉

國(guó)網(wǎng)象山縣供電公司 喬月輝

象山概況

地理特點(diǎn)。象山地區(qū)三面環(huán)海，灘涂資源豐富，適于建設(shè)漁光、農(nóng)光光伏電站，同時(shí)東部外海面積寬闊且風(fēng)力資源豐富，適于建設(shè)大規(guī)模的海上風(fēng)電場(chǎng)，寧波大市海上風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目均規(guī)劃在象山。象山共有大小島嶼505座，居全省首位，目前南田島、檀頭山島、花岙島、韭山列島等9座島嶼為有人居住島嶼。

產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)。象山北部發(fā)展民宿餐飲旅游業(yè)，打造“斑斕西滬港”；東部發(fā)展一區(qū)多園的臨港重工業(yè)和高端制造業(yè)，打造“時(shí)尚東海岸”；南部發(fā)展綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖、遠(yuǎn)洋捕撈產(chǎn)業(yè)，打造“風(fēng)情石浦港”；西部發(fā)展影視旅游、民宿度假產(chǎn)業(yè)，打造“潮隱西海岸”。

需求與挑戰(zhàn)

能源發(fā)展方面

目前，象山縣供電公司220 kV及以下電源總裝機(jī)101萬(wàn)kW，其中清潔能源裝機(jī)95萬(wàn)kW，占比高達(dá)94%。在并網(wǎng)類(lèi)型方面，清潔能源裝機(jī)中光伏總裝機(jī)56.69萬(wàn)kW，風(fēng)電總裝機(jī)37.25萬(wàn)kW，初步形成了以風(fēng)光為主體的能源供應(yīng)體系。在中低壓配網(wǎng)層面，清潔能源總裝機(jī)9.222萬(wàn)kW，其中分布式光伏總裝機(jī)8.822萬(wàn)kW，占比95.66%，目前10 kV線路反向負(fù)載率在0～80%區(qū)間內(nèi)的線路已有26回，約占總線路條數(shù)的10%；低壓分布式光伏并網(wǎng)容量超過(guò)臺(tái)區(qū)容量20%的有84個(gè)，約占總臺(tái)區(qū)數(shù)量的5%。

綜上所述，一方面大規(guī)模海上風(fēng)電、集中式灘涂光伏并網(wǎng)規(guī)模體多量大，但因上位規(guī)劃的缺失導(dǎo)致并網(wǎng)線路多次建設(shè)，極大浪費(fèi)通道資源。另一方面中低壓配網(wǎng)局部區(qū)域分布式光伏過(guò)快發(fā)展，給電網(wǎng)帶來(lái)了功率不平衡、電能質(zhì)量、反送電風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及棄光問(wèn)題，同時(shí)也給配網(wǎng)檢修施工作業(yè)增加了倒送電安全風(fēng)險(xiǎn)。

電網(wǎng)承載方面

象山電網(wǎng)受地理?xiàng)l件、產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及能源布局等因素影響，表現(xiàn)為源少荷散、源荷發(fā)展不均等特點(diǎn)，分析如下：（1）象山海岸線綿長(zhǎng)，歷來(lái)為臺(tái)風(fēng)侵襲的重災(zāi)區(qū)，現(xiàn)仍有53回線路防風(fēng)能力未滿足要求，電網(wǎng)防災(zāi)應(yīng)急保電任務(wù)重。（2）山區(qū)、海島現(xiàn)有55回線路長(zhǎng)度超過(guò)15 km，占比20%，發(fā)生故障時(shí)巡視排查時(shí)間長(zhǎng)，恢復(fù)供電周期與城網(wǎng)相比差距較大。（3）象山南部海島區(qū)域供電相對(duì)獨(dú)立，配電自動(dòng)化終端覆蓋不足，發(fā)生故障無(wú)法快速定位處理，供電可靠性不高。（4）島內(nèi)電網(wǎng)設(shè)備的巡視、運(yùn)維作業(yè)是常規(guī)人工運(yùn)維方式，受海島天氣、島內(nèi)交通影響較大，存在運(yùn)維成本高、運(yùn)維效率低下等問(wèn)題，數(shù)字化運(yùn)維管理手段匱乏。（5）本地分布式光伏資源潛力尚未充分發(fā)掘，部分區(qū)域配網(wǎng)消納能力不足導(dǎo)致清潔能源發(fā)展受限，同時(shí)區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需綠電支撐，全社會(huì)電氣化水平和能源綜合利用效率有待加強(qiáng)。

綜上所述，為推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型和保障電網(wǎng)運(yùn)行安全，亟需提升大型能源并網(wǎng)能力、分布式新能源消納能力、海島電網(wǎng)防災(zāi)保電能力、源荷深度融合能力，建設(shè)“山海協(xié)同”零碳電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)。

新型電力系統(tǒng)建設(shè)思路

提升大規(guī)模清潔能源并網(wǎng)送出能力

根據(jù)象山清潔能源示范島建設(shè)規(guī)劃，提前研究象山南部大規(guī)模海上風(fēng)電和集中式的灘涂光伏、水面光伏清潔能源集中跨海送出方案，將大容量清潔能源直接送至象山北部和寧波市負(fù)荷中心。通過(guò)統(tǒng)籌能源規(guī)劃、源側(cè)儲(chǔ)能、并網(wǎng)線路建設(shè)計(jì)劃，系統(tǒng)性論證送出廊道資源和消納范圍，推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)同步規(guī)劃、建設(shè)和投運(yùn)，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

提升分布式能源消納能力

（1）選取分布式光伏并網(wǎng)容量超過(guò)25%的20個(gè)臺(tái)區(qū)試點(diǎn)，在配變側(cè)和低壓線路側(cè)安裝微型化感知模塊，通過(guò)配變側(cè)綜合治理裝置和低壓線路側(cè)光伏接入調(diào)節(jié)裝置，解決臺(tái)區(qū)功率跌落、過(guò)電壓等問(wèn)題，保障供電質(zhì)量。（2）選取光伏裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)饋線額定容量30%的12回中壓線路，安裝60套配網(wǎng)寬頻同步量測(cè)終端，將線路電壓、電流等電氣量接入I區(qū)主站，通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和全網(wǎng)感知，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)薄弱點(diǎn)評(píng)估、電能質(zhì)量溯源和輔助故障定位。（3）試點(diǎn)安裝中壓光伏控制器和低壓光伏智能并網(wǎng)斷路器，將光伏監(jiān)控信息接入配電自動(dòng)化和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光伏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和可調(diào)可控，降低反送電安全風(fēng)險(xiǎn)。（4）政企攜手共建能源數(shù)據(jù)中心，對(duì)800家規(guī)上企業(yè)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和應(yīng)用，接入點(diǎn)位預(yù)計(jì)可達(dá)2400余個(gè)，建設(shè)雙碳智治應(yīng)用平臺(tái)，拓展電力數(shù)據(jù)在輔助政府決策、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型分析等領(lǐng)域的應(yīng)用

提升海島電網(wǎng)防災(zāi)保電能力

（1）選取高塘島架空線路，試點(diǎn)應(yīng)用薄壁離心復(fù)合型電桿替代傳統(tǒng)水泥直線桿，與轉(zhuǎn)角鋼管桿搭配使用，提升海島架空線路防風(fēng)等級(jí)。（2）對(duì)有變電站布點(diǎn)的大型海島，如南田島、高塘島兩座相鄰島嶼，結(jié)合跨海段線路通道建設(shè)站間配網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，對(duì)海島上的終端變提供保安電源。對(duì)由分支線供電的小型海島，如花岙島、崇饞島、對(duì)面山島，通過(guò)建設(shè)分支聯(lián)絡(luò)線路補(bǔ)強(qiáng)網(wǎng)架，提高海島負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力。（3）對(duì)中型海島檀頭山島，應(yīng)對(duì)單線單變的檀頭變上級(jí)電網(wǎng)故障情況下全島失電風(fēng)險(xiǎn)，試點(diǎn)10 kV“分布式光伏+儲(chǔ)能”的并網(wǎng)型微電網(wǎng)運(yùn)行模式，并通過(guò)EMS將系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)“光纖+微波”的方式傳送至調(diào)度自動(dòng)化主站和配電自動(dòng)化主站，滿足離網(wǎng)狀態(tài)下系統(tǒng)能夠帶正常負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行24 h的要求。（4）對(duì)跨海、山區(qū)等12回長(zhǎng)距離中壓線路發(fā)生故障跳閘后無(wú)法快速處理的問(wèn)題，安裝北斗遙控?cái)嗦菲鳌⑿枪饧?jí)攝像槍機(jī)、故障行波測(cè)距定位裝置，對(duì)故障點(diǎn)精準(zhǔn)定位和隔離，快速恢復(fù)非故障段負(fù)荷。（5）在南部區(qū)域的檀頭變、鶴島變、新橋變?cè)O(shè)置無(wú)人值守機(jī)場(chǎng)，打造對(duì)變電站出線15 km半徑的全自動(dòng)化線路通道巡視體系，通過(guò)數(shù)字化手段提高運(yùn)維巡視效率。（6）對(duì)接入光伏比例較高的重要敏感用戶，試點(diǎn)應(yīng)用10 kV有載調(diào)壓變壓器，通過(guò)自治型光伏并網(wǎng)逆變器和臺(tái)區(qū)側(cè)儲(chǔ)能設(shè)施，形成低壓側(cè)微網(wǎng)系統(tǒng)，構(gòu)建臺(tái)區(qū)級(jí)保供電模式。

提升源荷深度融合能力

定性定量分析10 kV線路承載新能源的能力，編制《象山縣全電壓等級(jí)新能源消納能力分析評(píng)估報(bào)告》，促成縣發(fā)改局發(fā)文執(zhí)行，指導(dǎo)分布式光伏電源選址和接入點(diǎn)優(yōu)化制定，促進(jìn)源荷協(xié)調(diào)發(fā)展。

結(jié)合5家優(yōu)質(zhì)企業(yè)用電特點(diǎn)，從光伏屋頂、客戶側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)方面入手，打造分布式光伏就地消納工程，依據(jù)客戶需求推動(dòng)綠電交易。

對(duì)農(nóng)業(yè)大棚通過(guò)改造加裝風(fēng)冷取暖系統(tǒng)和安裝廠房屋頂光伏，實(shí)現(xiàn)種植、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)碾姎饣凸獬湟惑w的低碳運(yùn)行，降低人工和用電成本。

開(kāi)展農(nóng)排“共享電表”建設(shè)，輔助政府開(kāi)展鄉(xiāng)村數(shù)字化、低碳化治理，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)能效數(shù)據(jù)分析。

圍繞全景式低碳場(chǎng)景，建設(shè)“零碳村落”、全電景區(qū)、全電民宿建設(shè)，推廣綠色低碳生活方式。

利用沿海灘涂養(yǎng)殖業(yè)廣闊水域面積建設(shè)光伏，利用養(yǎng)殖廢固、廢水沼氣發(fā)電，推進(jìn)農(nóng)業(yè)電氣化、綠色低碳發(fā)展。