微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)項目立項報告書

1、微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)項目立項報告書中船重工（武漢）凌久電氣有限公司2013年 04月 02日、立項背景孤島型微電網(wǎng)需求迫切近年來隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及海洋權(quán)益維護局勢的日益嚴(yán)峻以及西北 偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅猛，引起了全社會的的高度關(guān)注，島嶼的戰(zhàn)略價值和經(jīng)濟價值 都非常高，而很多西北內(nèi)陸也是國家經(jīng)濟、旅游事業(yè)的發(fā)展重點。由于這些待開發(fā) 的區(qū)域地處偏遠(yuǎn)，大電網(wǎng)無法延伸至此，通常使用柴油發(fā)電作為主要能源，甚至是 唯一提供電力的能源，這種供電方式，需要持續(xù)性地提供柴油補給，不僅用電成本 高，而且柴油的補給受到地理、氣候、成本以及技術(shù)等多方面原因的影響。因此， 有效開發(fā)利用可再生能源，為偏遠(yuǎn)地域提供可靠、高

2、效、可持續(xù)供應(yīng)的清潔能源將 關(guān)系到未來區(qū)域經(jīng)濟、資源的開發(fā)與發(fā)展。因此，為增強在新能源領(lǐng)域的影響力，拓展微電網(wǎng)領(lǐng)域的經(jīng)濟布局，重慶海 裝風(fēng)電設(shè)備有限公司（以下簡稱海裝風(fēng)電）結(jié)合自身在風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展特點，充分 利用其在西北地區(qū)的市場資源以及集團公司在海軍市場的獨特優(yōu)勢，正在積極進入 孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)項目的市場，以謀求在該領(lǐng)域發(fā)展初期就能取得良好開局， 為今后新能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)項目的發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。孤島型微網(wǎng)控制與配電系統(tǒng)研發(fā)的必要性根據(jù)我國軍事、經(jīng)濟等戰(zhàn)略需求，關(guān)于孤島型微電網(wǎng)，海裝風(fēng)電提出一種以 風(fēng)能為主、柴油為輔的孤島式發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電與柴油發(fā)電機組屬于不同形式的 能源，其發(fā)電原理及

3、輸電、配電設(shè)計上存在一定差異，因此，該系統(tǒng)則需要對微電 網(wǎng)供電系統(tǒng)重新規(guī)劃、設(shè)計，研制出一個穩(wěn)定的、健壯的、最大利用風(fēng)能的微電網(wǎng) 供電系統(tǒng)。當(dāng)前海裝風(fēng)電已與敦煌雅丹國家地質(zhì)公園達(dá)成協(xié)議，進行孤島型微電網(wǎng) 供電系統(tǒng)的項目開發(fā)合作。我公司是海裝風(fēng)電股東單位，與海裝風(fēng)電技術(shù)合作已有 8 年，主要為重慶海 裝提供風(fēng)電控制系統(tǒng)。此次海裝風(fēng)電進入孤島型微電網(wǎng)項目也為我們進入該領(lǐng)域的 控制與配電迎來了一個良好的發(fā)展契機。根據(jù)市場咨詢公司 M&M發(fā)布的一份報告, 全球未來 10 年在微電網(wǎng)系統(tǒng)的年增長率預(yù)計 12%，主要分區(qū)域有：北美、歐洲、 亞太地區(qū)及其他。亞太地區(qū)將是增長最快的市場,中國、印度將領(lǐng)

4、導(dǎo)亞太地區(qū)。目 前并網(wǎng)型微網(wǎng)占據(jù)了很大的市場份額,但接下來離網(wǎng)以及混合微網(wǎng)將成長迅速,逐 漸取代并網(wǎng)型微網(wǎng)的地位,其中離網(wǎng)型（孤島型）將占據(jù)主要地位。作為能源領(lǐng)域 增長如此強勁的市場,我們應(yīng)積極聯(lián)合海裝風(fēng)電,發(fā)揮我公司在電氣與控制的技術(shù) 優(yōu)勢,推進與其在微電網(wǎng)項目中的合作, 為我們進入微電控制與配電領(lǐng)域邁出重 要的戰(zhàn)略步伐。立項申請 綜上所述,為了向海島及偏遠(yuǎn)地區(qū)提供穩(wěn)定、安全、可靠的發(fā)電、輸電與配 電網(wǎng)絡(luò),也為了我公司能在迅速發(fā)展的微電網(wǎng)市場中占有一席之地,有必要聯(lián)合海 裝風(fēng)電,研究以風(fēng)能為主柴油為輔的孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。在此,我們提出孤島離網(wǎng)微電網(wǎng)供電系統(tǒng)科研項目申請,依托重慶海裝風(fēng)電

5、設(shè)備有限公司,通過本項目實施,對在海島上或遠(yuǎn)離大電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)內(nèi)陸地區(qū)建立微 電網(wǎng)供電系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)和難點展開研究,從而為我國能源保障、資源利用等 提供有利條件保障,也為我公司積累新技術(shù)、開拓新市場打下必要的基礎(chǔ)。二、微電網(wǎng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的區(qū)域,不具備并入主干電網(wǎng)的條件,因此其供電系統(tǒng)主要以微電網(wǎng)的形式存在。早在 20世紀(jì) 80到90 年代,歐洲與北美國家曾開展過以風(fēng) 柴互補微電網(wǎng)的研究,但都未能成功。 2000 年之后,隨著技術(shù)的進步,加上環(huán)境 和經(jīng)濟發(fā)展壓力日漸增大,可再生能源微電網(wǎng)的研究又重新開展起來。當(dāng)前處于研究或工程應(yīng)用的可再生能源微電網(wǎng)主要有兩類,一類是可在并網(wǎng) 離網(wǎng)

6、模式之間切換的雙模式微網(wǎng)，一類是只具有離網(wǎng)模式（或稱孤島模式）的微電 網(wǎng)。在雙模式微電網(wǎng)中，當(dāng)可再生能源發(fā)電量不足時，可切換至與并網(wǎng)狀態(tài)， 由 主干電網(wǎng)提供穩(wěn)定電源，保證微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。大部分實驗微電網(wǎng)和偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村的 微電網(wǎng)系統(tǒng)采用這種結(jié)構(gòu)。如美國勞倫斯伯克利國家實驗室建立的微電網(wǎng)實驗系 統(tǒng)，由燃?xì)廨啓C、光伏發(fā)電、風(fēng)電和儲能電池構(gòu)成 200kW微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許 3 套獨立系統(tǒng)同時運行，并且支持并入大電網(wǎng)。 2011 年在河北承德建設(shè)了由 60kW 風(fēng)電、50kW光伏和80kW/128kWh儲能構(gòu)成的可再生能源供電系統(tǒng)，可工作在微網(wǎng) 和并網(wǎng)兩種狀態(tài)。具備并網(wǎng)模式的微電網(wǎng)可在風(fēng)能或太陽能出力

7、不足時從主干電網(wǎng) 中獲得電能，其電能質(zhì)量和控制難度都比只具有離網(wǎng)模式的微電網(wǎng)更有優(yōu)勢。但是遠(yuǎn)離大電網(wǎng)使用的微電網(wǎng)并不具備并網(wǎng)條件，只能工作在離網(wǎng)模式。離 網(wǎng)模式的微電網(wǎng)負(fù)載容量小，而風(fēng)電和光伏等可再生能源發(fā)電屬于不可控能源，對 電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量有很大考驗。目前有少量研究和工程化試驗。如 2005 年， 日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO在敦煌市雅丹景區(qū)建設(shè)了由 100kW風(fēng) 電、100kW光伏發(fā)電和兩組共 2000Ah蓄電池組構(gòu)成的微電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可運行 在風(fēng)光儲發(fā)電模式或柴油發(fā)電模式下，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機、光伏電池和蓄電池組所提供 的電能無法滿足負(fù)載需求時，需要令電網(wǎng)斷電之后接入柴油發(fā)

8、電機組，負(fù)載僅由柴 油發(fā)電機供電。這種控制模式不能充分利用可再生能源，并且在切換工作模式時需 要斷電，無法滿足高品質(zhì)的用電要求。2011年5月在浙江東福山建成的微電網(wǎng)系統(tǒng)，由 210kW風(fēng)力發(fā)電機組、100kW 光伏電池組、兩組共2000Ah蓄電池組成，微電網(wǎng)可以工作在儲能變流器（PCS模 式或柴油機模式，兩種模式之間不能夠無縫切換。在PCS模式，由蓄電池作主電源，微電網(wǎng)系統(tǒng)由風(fēng)能、光伏和蓄電池供電。當(dāng)蓄電池電量低于控制線，系統(tǒng)切換 至柴油發(fā)電機模式，由柴油發(fā)電機作主電源，同時向蓄電池充電。光伏發(fā)電跟隨最 大功率點向蓄電池充電。在此模式下風(fēng)力發(fā)電機組不運行。但是在只有風(fēng)電的微電 網(wǎng)中，需要以風(fēng)

9、電作為主要能源供應(yīng)，東福山島微電網(wǎng)控制方式也不能充分發(fā)揮風(fēng) 能的作用。目前僅采用風(fēng)能作為主要能源的離網(wǎng)式可再生能源微電網(wǎng)還不多見，也沒有 成熟的電網(wǎng)架構(gòu)及控制技術(shù)能夠滿足微電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求并充分利用風(fēng)能。因此有 必要在此方面展開研究。當(dāng)前微電網(wǎng)架構(gòu)中，絕大部分都以交流母線輸電系統(tǒng)為主，即各分部式能源 產(chǎn)生的 3 相交流電直接并入大電網(wǎng)或組成微電網(wǎng)，例如美國 Wisconsin 大學(xué)的示范 工程、 Mad river 市微電網(wǎng)示范工程、德國曼海姆孤島電網(wǎng)工程、日本愛知縣分布 式能源供電系統(tǒng)以及我國的東福山島、萬山島等微電網(wǎng)供電系統(tǒng)等。另一種微電網(wǎng) 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為集中直流母線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即各種分布式

10、能源產(chǎn)生的電能集中匯入直 流母線系統(tǒng)，再通過DC/AC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生3相交流供電，采用該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有敦煌雅丹 地址公園的供電系統(tǒng)等。三、研究目標(biāo)及主要內(nèi)容研究目標(biāo)為了解決孤島式供電問題，本項目擬對以風(fēng)能為主的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)展開研 究，主要達(dá)到如下預(yù)期目標(biāo)：1）完成當(dāng)前項目。在海裝深入海島離網(wǎng)型微電網(wǎng)領(lǐng)域進程中，其計劃以甘肅省敦煌市雅丹國家 地址公園的微電網(wǎng)系統(tǒng)項目為示范工程，我公司正以此項目合作為切入點，完成海 裝風(fēng)電承接的雅丹地質(zhì)公園微電網(wǎng)項目的電氣與控制系統(tǒng)。2）驗證我們提出的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)可行性。微電網(wǎng)平均負(fù)載功率300kW電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和控制邏輯設(shè)計滿足最大化利用風(fēng)能 的要求，對敏感性負(fù)載能夠保

11、障不間斷供電，電能質(zhì)量符合國家推薦標(biāo)準(zhǔn)要求。3）為海上微網(wǎng)系統(tǒng)研制打基礎(chǔ)當(dāng)前主要以雅丹地質(zhì)公園項目為示范工程，該微電網(wǎng)系統(tǒng)的硬件設(shè)備（主要 包括電壓源變流器、儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機組、能量管理系統(tǒng)集成設(shè)備）符合西北 高寒、大風(fēng)沙區(qū)域環(huán)境的應(yīng)用要求。將來的應(yīng)用主要針對海上高濕度、高鹽霧環(huán)境 下的使用條件，通過此項目為海上微電網(wǎng)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。4）提升技術(shù)積累通過該項目，明確微電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、配電各環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)計或選型，用 以指導(dǎo)微電網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)和布局設(shè)計，達(dá)到工程化應(yīng)用的目的。 主要研究內(nèi)容從該微網(wǎng)系統(tǒng)的市場容量來分析，中小型島礁上將占據(jù)較大部分市場，島礁 具有面積小、高鹽霧、臺風(fēng)、高濕度、補給難

12、等特點，故該供電系統(tǒng)應(yīng)具備緊湊、 噪音小、防鹽霧、抗臺風(fēng)、高可靠性的特點，而內(nèi)陸地區(qū)相對較少，內(nèi)陸地區(qū)的應(yīng) 用環(huán)境條件相對優(yōu)越，因此，我們最終將以海島型孤島微電網(wǎng)為主要研究方向。目 前基于內(nèi)陸微電網(wǎng)供電系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，海島微電網(wǎng)只需根據(jù)陸地微電網(wǎng)稍作防腐等 方面的改進便可應(yīng)用。孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到電網(wǎng)電能質(zhì)量及供電的可靠性。 由于島礁遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，故其島內(nèi)微網(wǎng)供電的穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、容錯能力受到較大 挑戰(zhàn)，若架構(gòu)設(shè)計及能量監(jiān)控管理設(shè)計不合理，則容易導(dǎo)致脆弱的微電網(wǎng)崩潰，從 而難以保證穩(wěn)定的、健壯的、不間斷的供電系統(tǒng)。此外，由于諸多島礁面積有限且 有人居住生活，設(shè)備的占地面積和噪

13、音控制也是需要考慮的因素。根據(jù)初步分析，島礁的要求，微網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)緊湊、需不間斷供電、容錯 能力強、維護少、防鹽霧等特點，集中直流母線系統(tǒng)供電方式具備一定優(yōu)勢，故該 研究課題主要方向為集中直流母線系統(tǒng)的供電方案，該方案較之傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng) 方案不同，在保證供電穩(wěn)定可靠前提下，針對海島特點，沒有使用光伏，最大化地 使用風(fēng)能，占地面積小，造價相對較低，電網(wǎng)波動小、容錯能力強、具有風(fēng)、柴、 儲三種能源互備供電方式，即提高了穩(wěn)定性、可維護性，同時也提高了系統(tǒng)的使用 壽命。該微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的研究內(nèi)容主要包括：A. 風(fēng)電機組的功率調(diào)度及發(fā)電控制策略研究；B. 中央監(jiān)控及能量管理系統(tǒng)設(shè)計。C. 風(fēng)、柴、

14、儲互為備用實現(xiàn)不間斷供電及無縫切換技術(shù)的研究；D. 具備并機運行的恒壓源逆變器研制；E. 集中直流母線系統(tǒng)的配電設(shè)計；F. 儲能系統(tǒng)的設(shè)計及控制策略研究；關(guān)鍵技術(shù)及主要創(chuàng)新點1) 特殊使用環(huán)境下的適應(yīng)性技術(shù)及規(guī)范 本項目將解決低溫環(huán)境中的應(yīng)用問題。設(shè)計中將采用低溫型元器件，對無法 滿足低溫運行的設(shè)備，通過加熱的方式控制其運行狀態(tài)。微電網(wǎng)系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境要 求做相應(yīng)的試驗，以確保滿足現(xiàn)場運行要求。2) 以風(fēng)能為主聯(lián)合發(fā)電模式技術(shù)應(yīng)用 針對當(dāng)前現(xiàn)有的微電網(wǎng)實現(xiàn)方案大多以柴油發(fā)電作為主要能源，可再生能源 為輔助能源的現(xiàn)狀，本項目提出風(fēng)柴儲聯(lián)合發(fā)電模式，實現(xiàn)以風(fēng)能為主要能源的目 的。通過對微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

15、(在第四點描述)的創(chuàng)新設(shè)計以及變流設(shè)備的控制優(yōu)化 和能量管理控制系統(tǒng)的合理設(shè)計，保障風(fēng)柴儲發(fā)電過程的平穩(wěn)無縫切換。3) 冗余設(shè)計及重構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新 提出創(chuàng)新性的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計和重構(gòu)控制方法。當(dāng)微電網(wǎng)中部分電氣設(shè) 施或供電設(shè)備發(fā)生故障時，在緊急狀態(tài)下主控系統(tǒng)自動進行微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重構(gòu)或能源 重組，調(diào)用冗余資源，保障電網(wǎng)正常供電。同時，逆變器采用 2+1 的熱備方式，當(dāng) 其中任意一臺或兩臺逆變器出現(xiàn)故障停機，不影響整個交流電網(wǎng)的供電。4) 系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新提出具有創(chuàng)新性的集中型直流母線微電網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)計。通過該技術(shù)實現(xiàn)以 風(fēng)能為主要能源的微電網(wǎng)的平穩(wěn)運行與安全保障。該系統(tǒng)架構(gòu)中各變流設(shè)備均采用現(xiàn)有成熟

16、技術(shù)，但在控制方式和調(diào)度策略上 做相應(yīng)調(diào)整，既能保證較小的技術(shù)風(fēng)險，又能達(dá)到不同能源的無縫切換。5) 中央監(jiān)控及能量管理技術(shù)提出一種基于風(fēng)能預(yù)測的功率調(diào)度技術(shù)，以風(fēng)功率預(yù)測結(jié)果為參考，進行行 功率調(diào)度、負(fù)載管理，從而確保功率分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定，并最大限度利用風(fēng)能。深入研究該微網(wǎng)中的風(fēng)功率及負(fù)荷變化曲線，得出能量管理及調(diào)度算法，并 利用我公司在系統(tǒng)集成及監(jiān)控技術(shù)的多年積累，在中央監(jiān)控管理平臺上實現(xiàn)該技 術(shù)。6) 智能診斷與維護技術(shù)的創(chuàng)新 考慮到將來市場島礁的補給難、且常駐維護人員比較缺乏，設(shè)計一套智能在 線診斷及維護系統(tǒng)，將大大提高現(xiàn)場設(shè)備的可靠性。通過在線診斷設(shè)備，對柴油發(fā) 電機組、風(fēng)力發(fā)電機

17、組進行故障分析預(yù)判斷，由中央監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)診斷結(jié)果進行優(yōu) 化配置，提高系統(tǒng)運行壽命，減少系統(tǒng)維護風(fēng)險。此外，當(dāng)中央監(jiān)控及能量管理系 統(tǒng)出現(xiàn)通訊或其他故障時，通過分布式的站點管理實現(xiàn)該供電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電， 可在線維護中央監(jiān)控系統(tǒng)或通訊系統(tǒng)。為實現(xiàn)智能診斷與維護技術(shù)，我們將對微電網(wǎng)系統(tǒng)中的各設(shè)備、檢測及控制 元件的壽命、特性做詳細(xì)分析，在中央監(jiān)控平臺中實現(xiàn)最優(yōu)的設(shè)備管理及調(diào)度，最 大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可維護性。成果形式1) 微電網(wǎng)系統(tǒng)集成項目完成并發(fā)電運行。2) 發(fā)表微電網(wǎng)論文或申請相關(guān)專利。3）力爭在微電網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)制定中發(fā)揮作用四、技術(shù)方案及路線該孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)技術(shù)方案根據(jù)研究目標(biāo)，

18、雅丹地質(zhì)公園及海島風(fēng)能電網(wǎng)應(yīng)具備結(jié)構(gòu)緊湊、不間斷供 電，少維護等特點。本研究擬提出一種基于集中集中型直流母線的系統(tǒng)的供電方 案，該方案請參考以下系統(tǒng)圖:U議電卉GL-2mkU'儀'I1.廠3 'liti蒂電FIW112V3MXJAHloo h莎制対電（fl該方案將風(fēng)力發(fā)電機組輸出的能量匯入集中型直流母線，儲能蓄電池組通過 平波電路并入集中型直流母線，柴油發(fā)電機組通過柴油機整流器與蓄電池相連，集 中直流母線與交流母線之間通過逆變器連接，此外，在集中直流母線上設(shè)置制動單 元以達(dá)到高壓保護的目的與傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)方案相比，該直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備集中、電網(wǎng)更健壯、容

19、錯能力強、具有風(fēng)、柴、儲三種能源互備供電方式，即提高了 穩(wěn)定性、可維護性，同時也提高了系統(tǒng)的使用壽命，且成本更低，特別適用于發(fā) 電、輸電、配電、用電相對集中的地區(qū)。從系統(tǒng)構(gòu)成來講，該項目我們要完成設(shè)計并采購的設(shè)備和系統(tǒng)主要內(nèi)容有：1）柴油發(fā)電機組出口端的整流器設(shè)計；2）直流母線系統(tǒng)的配電及保護設(shè)計；3）建立微電網(wǎng)的電壓源逆變器設(shè)計；4）中央監(jiān)控及能量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上位機監(jiān)控及中央控制系統(tǒng)；5）儲能系統(tǒng)的設(shè)計（不屬于我們采購） ；6）制動單元及制動電阻。技術(shù)路線關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)方案的描述，孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)包含了電力電子、變流技 術(shù)、計算機、控制等技術(shù)，其中計算機、控制技術(shù)我們具備一定的技

20、術(shù)積累，電力 電子、變流技術(shù)并非我們所長。因此在研制過程中，我們將充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、中央監(jiān) 控及能量管理系統(tǒng)、直流母線系統(tǒng)的配電及保護設(shè)計、風(fēng)機控制算法、能量調(diào)度算 法進行自行開發(fā)設(shè)計。柴油機整流器、電壓源逆變器、制動單元及制動電阻將與其 他成熟掌握該技術(shù)的廠商合作，采用購置和部分功能合作開發(fā)的方式完成該項目。 儲能系統(tǒng)的設(shè)計，將由我們根據(jù)變流設(shè)備特性和海裝公司的需求完成最終設(shè)計。五、依托單位本項目的依托單位為“海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司組建的國家海上風(fēng)力發(fā)電工程 技術(shù)研究中心”（即海裝公司）。國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心于 2010 年 1 月掛牌，由科技部委托中船 重工（

21、 重慶） 海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司承建，中心主要從事海上風(fēng)電機組研制、海上裝 備防腐、系統(tǒng)穩(wěn)定以及安全控制等核心技術(shù)的研究，是國內(nèi)唯一一家以海上風(fēng)能開 發(fā)及利用的研究為主的工程技術(shù)研究中心。工程技術(shù)中心成立之后，承擔(dān)了科技部 的科技支撐計劃項目 雙饋式變速恒頻近海風(fēng)電機組整機設(shè)計、集成及示范和 國際合作項目近海 風(fēng)電機組設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)合作研究的工作。 2011 年到 2012 年再次承擔(dān)了國際合作項目海上風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)合作研究和發(fā)改委 能源局的5MW近海風(fēng)電機組研制及產(chǎn)業(yè)化項目。未來工程技術(shù)研究中心的主要 發(fā)展方向?qū)暮Ｉ巷L(fēng)力發(fā)電機組的研制擴展到以海上風(fēng)能獲取為核心的能源供給及 應(yīng)用系統(tǒng)研

22、究，如海上孤島風(fēng)能綜合應(yīng)用系統(tǒng)、大規(guī)模風(fēng)電海水淡化技術(shù)等方向。六、風(fēng)險評估及市場分析從技術(shù)方面講，由于孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)并非我公司優(yōu)勢，中央監(jiān)控及 能量管理系統(tǒng)、離網(wǎng)型逆變器技術(shù)、直流母線系統(tǒng)控制技術(shù)、故障診斷與預(yù)測技術(shù) 我們均未涉及，在這些方面技術(shù)積累相對較少，加上可用于借鑒和參考的項目幾乎 沒有，因此，技術(shù)實現(xiàn)上存在一定風(fēng)險。不過由于針對海島項目研制和實驗的周期 較長，風(fēng)險相應(yīng)減弱，只要有足夠的人力、資金投入，通過必要的技術(shù)合作，關(guān)鍵 技術(shù)可以突破并解決。在研究初期，海裝將聯(lián)合高校進行軟件及物理仿真，以達(dá)到評估風(fēng)險指導(dǎo)設(shè) 計的目的，這將有助于我公司在項目的工程化設(shè)計和應(yīng)用的前期評估，降

23、低技術(shù)風(fēng) 險。從設(shè)備研制的角度出發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)主要集中在離網(wǎng)型逆變器、儲能充放荷電 狀態(tài)檢測和管理、柴油發(fā)電機組的可控整流設(shè)備。其中，離網(wǎng)型逆變器應(yīng)用較為廣 泛，但其前端輸入直流母線系統(tǒng)相對復(fù)雜，對其輸出電壓控制難度具有一定增加， 但根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平，可以達(dá)到工程應(yīng)用的水平；儲能系統(tǒng)充放電管理是控制直流 母線電壓實現(xiàn)能量平衡的關(guān)鍵點，由于蓄電池其響應(yīng)時間的限制，因此在該系統(tǒng)中 采用超級電容與之互相補充，以達(dá)到穩(wěn)定直流母線電壓的控制；柴油發(fā)電機組出口 的AC/DC可控整流設(shè)備也是成熟技術(shù)，但應(yīng)用于柴油發(fā)電機組出口端并不常見，其 穩(wěn)定性有待于進一步驗證。從系統(tǒng)架構(gòu)的角度出發(fā)、中央能量管理系統(tǒng)為該系統(tǒng)

24、的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)為 我公司自行開發(fā)，目前，在此領(lǐng)域沒有足夠的經(jīng)驗，需要對微電網(wǎng)的調(diào)度及控制進 行深入研究。不過從技術(shù)實現(xiàn)來看，中央能量管理系統(tǒng)的優(yōu)劣不影該微電網(wǎng)供電系 統(tǒng)的可行，因此技術(shù)風(fēng)險并不大，我們將深入研究其調(diào)度系統(tǒng)，通過對各發(fā)電、配 電、負(fù)荷的調(diào)度控制更好更優(yōu)的實現(xiàn)該微電網(wǎng)的穩(wěn)定性設(shè)計，力爭做到最優(yōu)控制。市場方面，從目前了解的市場信息來看，海裝風(fēng)電海裝正在進行甘肅省敦煌 市雅丹國家地址公園的微電網(wǎng)系統(tǒng)項目，海裝公司計劃采用我公司微電網(wǎng)控制供電 系統(tǒng)，并以此為示范工程，該項目完成后，雅丹地質(zhì)公園計劃對供電進行擴容擴 建，將追加投資 2 個以上的微電網(wǎng)項目，其中微電網(wǎng)控制與發(fā)電部分合同額

25、預(yù)計 600萬元人民幣 ,，屆時雅丹地質(zhì)公園極有可能仍然與海裝風(fēng)電合作。此外，據(jù)市場咨詢公司 M&M的數(shù)據(jù)，至2022年微電網(wǎng)市場將高達(dá) 220億美 元，總裝機規(guī)模將達(dá)到。僅世界島礁用電需求就非常巨大，東南亞島嶼眾多，其中 光印尼就有島嶼 17500 個，有人居住就有 6000 個。國內(nèi)市場也相當(dāng)可觀，中國的 島礁數(shù)以萬計，且絕大部分面積小、戰(zhàn)略意義高，需求眾多。目前已有一些國內(nèi)廠 商正進行微電網(wǎng)項目的投資開發(fā)。這些島礁供電較為傾向于直流架構(gòu)微網(wǎng)系統(tǒng)，總 體而言，微電網(wǎng)市場目前還處于培育成長階段，目前競爭并不激烈，加上海裝風(fēng)電 和我們公司具有獨特的海軍及海上環(huán)境應(yīng)用背景，因此適用于海上

26、的孤島型微電網(wǎng) 供電系統(tǒng)，具有較大的市場前景，在未來的幾年應(yīng)具有較高的經(jīng)濟回報。我們主要 依托還裝風(fēng)電進行項目的開展，海裝風(fēng)電正與海軍進行洽談，初步達(dá)成合作意向， 預(yù)計在未來 3 年內(nèi)預(yù)計每年 3-5 個微電網(wǎng)項目，未來 5 年預(yù)計每年微電網(wǎng)系統(tǒng)達(dá) 12 套以上，以 300萬元/套記，年產(chǎn)值 3600萬元，利潤達(dá) 1000萬元以上。七、項目進度及人員項目進度目前海上的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)項目主要針對已有的供電系統(tǒng)進行改造，但我們 的依托單位-重慶海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司在半年內(nèi)不確定能否與海軍有項目合作。 島礁已有系統(tǒng)完全以柴油發(fā)電機為能源供應(yīng)系統(tǒng)，在敏感負(fù)荷部分具有UPS供電當(dāng)前，重慶海裝將對敦煌的雅

27、丹地址公園供電系統(tǒng)進行改造，我公司為海裝進 行電氣與控制方面的設(shè)計與供貨，該項目將成為海上微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的示范項目， 其項目計劃進度2013年1月-7月完成安裝調(diào)試，該項目已經(jīng)進入初步設(shè)計階段， 重慶海裝將以此項目為海上微電網(wǎng)的功能試驗?zāi)Ｐ?。綜上所述，我們立項當(dāng)前主要任務(wù)是，以敦煌市雅丹地質(zhì)公園的孤島型微電 網(wǎng)供電系統(tǒng)項目為基礎(chǔ)，進行集中式直流母線型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)方案的研究、設(shè)計 及研制，并配合重慶海裝的項目進度，完成相關(guān)的仿真實驗、開發(fā)研制等內(nèi)容。項目進度計劃如下:序號實施項目時間備注調(diào)研、資料收集及軟件仿真1需求輸入調(diào)查2013/1/23-2/7海裝還未提供完整2微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2013

28、/2/18-3/6有待與海裝溝通3軟件仿真2013/1/17-3/15配合海裝完成穩(wěn)態(tài)仿真微電網(wǎng)系統(tǒng)4微電網(wǎng)模型仿真和評估2013/1/17-2/285微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)詳細(xì)設(shè)計2013/2/21-3/276直流母線及儲能系統(tǒng)設(shè)計2013/3/7-3/287微電網(wǎng)現(xiàn)地控制及通訊、配電2013/3/7-4/158信號檢測及系統(tǒng)保護2013/3/7-4/159能源管理中心發(fā)電控制2013/3/7-4/1710能源管理中心負(fù)荷管理2013/3/7-4/1511能源管理中心運行監(jiān)控2013/3/7-4/2312能源管理中心設(shè)備管理2013/3/7-4/1513能源管理中心風(fēng)能預(yù)測2013/3/7-4/30

29、14DC/DC生產(chǎn)2013/4/2-6/214可控整流器生產(chǎn)2013/4/2-6/215雙模變流器生產(chǎn)2013/4/2-6/2小系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試17柴油發(fā)電機與直流母線及儲能系統(tǒng)調(diào)試2013/6/2-6/1018雙模變流器與直流母線及儲能系統(tǒng)調(diào)試2013/6/2-6/1019柴儲模式帶載調(diào)試2013/6/10-6/17含試驗20對拖小功率風(fēng)、柴、儲模式聯(lián)調(diào)2013/6/18-6/30能源管理中心仿真測試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)21系統(tǒng)調(diào)試大綱2013/4/18-4/1822能源管理中心仿真測試環(huán)境設(shè)計2013/4/19-4/2223能源管理中心仿真測試平臺搭建2013/4/22-4/2924能源管理中心仿真測試

30、2013/4/29-5/30人員計劃人員計劃如下表:序號項目負(fù)責(zé)人備注1項目經(jīng)理王湛1人2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計王湛、周明2人3微電網(wǎng)配電及控制電氣設(shè)計周明、李曉斌、甘敬松3人4中央監(jiān)控設(shè)計周明、劉徽2人5能量管理算法及實現(xiàn)周明、王赟、劉徽3人6車間及現(xiàn)場調(diào)試以上所有人員6人總計：6人八、經(jīng)費預(yù)算下面從三個方面來描述經(jīng)費預(yù)算問題。調(diào)研及預(yù)研部分根據(jù)目前海裝的進展情況，雅丹地址公園的微電網(wǎng)項目已經(jīng)展開，正在對需 求進行分析及系統(tǒng)初步設(shè)計，目前 200kW風(fēng)機電氣圖紙已完成消化吸收，但海裝提 供的關(guān)于風(fēng)機及微電網(wǎng)的設(shè)計需求尚不完整。近1-2個月內(nèi)，我們主要的成本為需求調(diào)研成本和人力成本，該部分費用由我公司承擔(dān)，預(yù)算表如下：序號項目數(shù)量單價小計（萬）1資料費及差旅162000合計：實驗平臺部分在該項目實施過程中，海裝風(fēng)電將委托華北電力大學(xué)搭建小功率實驗平臺，目前正在洽談中，計劃3月中旬簽訂合同，功率等級初步確定為 20kVA-50kVA該物理實驗平臺如果搭建完成，我方人員有可能將配合做連調(diào)實驗。該部分預(yù)算如下，費用由我公司承擔(dān)。序號項目數(shù)量單價小計（萬）1差旅及會