微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)項(xiàng)目立項(xiàng)報(bào)告書

1、微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)項(xiàng)目立項(xiàng)報(bào)告書中船重工（武漢）凌久電氣有限公司2013年04月02日一、立項(xiàng)背景1.1孤島型微電網(wǎng)需求迫切近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及海洋權(quán)益維護(hù)局勢(shì)的日益嚴(yán)峻以及西北偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，引起了全社會(huì)的的高度關(guān)注，島嶼的戰(zhàn)略價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都非常高，而很多西北內(nèi)陸也是國家經(jīng)濟(jì)、旅游事業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。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(bǔ)給，不僅用電成本高，而且柴油的補(bǔ)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、高效、可持

2、續(xù)供應(yīng)的清潔能源將關(guān)系到未來區(qū)域經(jīng)濟(jì)、資源的開發(fā)與發(fā)展。因此，為增強(qiáng)在新能源領(lǐng)域的影響力，拓展微電網(wǎng)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，充分利用其在西北地區(qū)的市場(chǎng)資源以及集團(tuán)公司在海軍市場(chǎng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正在積極進(jìn)入孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)項(xiàng)目的市場(chǎng)，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(xiàng)目的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.2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(jì)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(jī)組屬于不同形式的能源， 具發(fā)電原理及輸電、配電設(shè)

3、計(jì)上存在一定差異，因此，該系統(tǒng)則需要對(duì)微電網(wǎng)供電系統(tǒng)重新規(guī)劃、設(shè)計(jì)，研制出一個(gè)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(jìn)行孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的項(xiàng)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(jìn)入孤島型微電網(wǎng)項(xiàng)目也為我們進(jìn)入該領(lǐng)域的控制與配電迎來了一個(gè)良好的發(fā)展契機(jī)。根據(jù)市場(chǎng)咨詢公司M&M發(fā)布的一份報(bào)告，全球未來10年在微電網(wǎng)系統(tǒng)的年增長率預(yù)計(jì)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(chǎng)，中國、印度將領(lǐng)導(dǎo)亞太地區(qū)。目前并網(wǎng)型微網(wǎng)占據(jù)了很大的

4、市場(chǎng)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(qiáng)勁的市場(chǎng)，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(shì)，推進(jìn)與其在微電網(wǎng)項(xiàng)目中的合作，為我們進(jìn)入微電控制與配電領(lǐng)域邁出重要的戰(zhàn)略步伐。1.3立項(xiàng)申請(qǐng)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(chǎng)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(xiàng)目中請(qǐng)，依托重慶海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司，通過本項(xiàng)目實(shí)施，對(duì)在海島上或遠(yuǎn)離大電網(wǎng)

5、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(diǎn)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(chǎng)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(bǔ)微電網(wǎng)的研究，但都未能成功。2000年之后，隨著技術(shù)的進(jìn)步，加上環(huán)境和經(jīng)濟(jì)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)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)

6、。在雙模式微電網(wǎng)中，當(dāng)可再生能源發(fā)電量不足時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室建立的微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由燃?xì)廨啓C(jī)、光伏發(fā)電、風(fēng)電和儲(chǔ)能電池構(gòu)成200kW微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許3套獨(dú)立系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)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(chǔ)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)能或太陽能出力不足時(shí)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(shì)。但是遠(yuǎn)離大

7、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(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量有很大考驗(yàn)。目前有少量研究和工程化試驗(yàn)。如2005年，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)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(yùn)行在風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電模式或柴油發(fā)電模式下，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、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(shí)，需要令電網(wǎng)斷電之后接入柴油發(fā)電機(jī)組，負(fù)載僅由柴油發(fā)電機(jī)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(shí)需要斷電，無法滿足高品質(zhì)的

8、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(jī)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(chǔ)能變流器(PCS)模式或柴油機(jī)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(jī)模式，由柴油發(fā)電機(jī)作主電源，同時(shí)向蓄電池充電。光伏發(fā)電跟隨最大功率點(diǎn)向蓄電池充電。在此模式下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行。但是在只有風(fēng)電的微電網(wǎng)中，需要以風(fēng)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，

9、 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、Madriver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3.1 研

10、究目標(biāo)為了解決孤島式供電問題，本項(xiàng)目擬對(duì)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(xiàng)目。在海裝深入海島離網(wǎng)型微電網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)程中， 其計(jì)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(xiàng)目為示范工程，我公司正以此項(xiàng)目合作為切入點(diǎn)，完成海裝風(fēng)電承接的雅丹地質(zhì)公園微電網(wǎng)項(xiàng)目的電氣與控制系統(tǒng)。2）驗(yàn)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(jì)滿足最大化利用風(fēng)能的要求，對(duì)敏感性負(fù)載能夠保障不間斷供電，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(xiàng)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

11、、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)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(duì)海上高濕度、高鹽霧環(huán)境下的使用條件，通過此項(xiàng)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(xiàng)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(jì)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(jì)，達(dá)到工程化應(yīng)用的目的。3.2 主要研究內(nèi)容從該微網(wǎng)系統(tǒng)的市場(chǎng)容量來分析，中小型島礁上將占據(jù)較大部分市場(chǎng)，島礁具有面積小、高鹽霧、臺(tái)風(fēng)、高濕度、補(bǔ)給難等特點(diǎn)，故該供電系統(tǒng)應(yīng)具備緊湊、噪音小、防鹽霧、抗臺(tái)風(fēng)、高可靠性的特點(diǎn)，而內(nèi)陸地區(qū)相對(duì)較少，內(nèi)陸地區(qū)的應(yīng)用環(huán)境條件相對(duì)優(yōu)越，因此，我們最終將以海島型孤島微電網(wǎng)

12、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(jìn)便可應(yīng)用。孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)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(cuò)能力受到較大挑戰(zhàn)，若架構(gòu)設(shè)計(jì)及能量監(jiān)控管理設(shè)計(jì)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(cuò)能力強(qiáng)、維護(hù)少、防鹽霧等特點(diǎn)，集中直流母線系統(tǒng)供電方式具備一定優(yōu)勢(shì)，故該研究課

13、題主要方向?yàn)榧兄绷髂妇€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(duì)海島特點(diǎn)，沒有使用光伏，最大化地使用風(fēng)能，占地面積小，造價(jià)相對(duì)較低，電網(wǎng)波動(dòng)小、容錯(cuò)能力強(qiáng)、具有風(fēng)、柴、儲(chǔ)三種能源互備供電方式，即提高了穩(wěn)定性、可維護(hù)性，同時(shí)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(jī)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(jì)。C.風(fēng)、柴、儲(chǔ)互為備用實(shí)現(xiàn)不間斷供電及無縫切換技術(shù)的研究；D.具備并機(jī)運(yùn)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(jì)；F.儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制策略研究；3.3 關(guān)鍵技術(shù)及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1）特殊使用環(huán)

14、境下的適應(yīng)性技術(shù)及規(guī)范本項(xiàng)目將解決低溫環(huán)境中的應(yīng)用問題。設(shè)計(jì)中將采用低溫型元器件，對(duì)無法滿足低溫運(yùn)行的設(shè)備，通過加熱的方式控制其運(yùn)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(yàn)，以確保滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(duì)當(dāng)前現(xiàn)有的微電網(wǎng)實(shí)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(xiàng)目提出風(fēng)柴儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電模式，實(shí)現(xiàn)以風(fēng)能為主要能源的目的。通過對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)（在第四點(diǎn)描述）的創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jì)，保障風(fēng)柴儲(chǔ)發(fā)電過程的平穩(wěn)無縫切換。3）冗余設(shè)計(jì)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(jì)和重構(gòu)控制方法。當(dāng)微電網(wǎng)中部分電氣

15、設(shè)施或供電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，在緊急狀態(tài)下主控系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)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(shí)，逆變器采用2+1的熱備方式,當(dāng)其中任意一臺(tái)或兩臺(tái)逆變器出現(xiàn)故障停機(jī)，不影響整個(gè)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(jì)。通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)以風(fēng)能為主要能源的微電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)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(xiǎn)，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(cè)的功率調(diào)度技術(shù)，以風(fēng)功率預(yù)測(cè)結(jié)果為參考，進(jìn)行行功率調(diào)度、負(fù)載管理，從而確保功率分配調(diào)

16、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(tái)上實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。6）智能診斷與維護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新考慮到將來市場(chǎng)島礁的補(bǔ)給難、且常駐維護(hù)人員比較缺乏，設(shè)計(jì)一套智能在線診斷及維護(hù)系統(tǒng)，將大大提高現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性。通過在線診斷設(shè)備，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化配置，提高系統(tǒng)運(yùn)行壽命，減少系統(tǒng)維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。止匕外，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(shí)，通過分布式的站點(diǎn)管理實(shí)現(xiàn)該供電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，可在線維護(hù)中央監(jiān)控系統(tǒng)或通訊系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)智

17、能診斷與維護(hù)技術(shù)，我們將對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)中的各設(shè)備、檢測(cè)及控制元件的壽命、特性做詳細(xì)分析，在中央監(jiān)控平臺(tái)中實(shí)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(hù)性。3.4 成果形式1）微電網(wǎng)系統(tǒng)集成項(xiàng)目完成并發(fā)電運(yùn)行。2）發(fā)表微電網(wǎng)論文或申請(qǐng)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)，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、不間斷供少維護(hù)等特點(diǎn)。本研究擬提出一種基于集中集中型直流母線的系統(tǒng)的供電方該方案將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的能量匯入集中型直流母線， 儲(chǔ)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(jī)組通過柴油機(jī)整流器與蓄電

18、池相連，集中直流母線與交流母線之間通過逆變器連接，止匕外，在集中直流母線上設(shè)置制動(dòng)單元以達(dá)到高壓保護(hù)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、容錯(cuò)能力強(qiáng)、具有風(fēng)、柴、儲(chǔ)三種能源互備供電方式，即提高了穩(wěn)定性、可維護(hù)性，同時(shí)也提4.1電,該方案請(qǐng)參考以下系統(tǒng)圖:案,柴油機(jī)搔流器SDOkW理電”組 2期嗝，3電用源逆變2+1并事電抗士，出攜包容融動(dòng)塞元制用由 fit需電池盥2VXKHJAH100W心大員找 MflkW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(duì)集中的地區(qū)。從系統(tǒng)構(gòu)成來講，該項(xiàng)目我們要完成設(shè)計(jì)并采購的設(shè)備和系統(tǒng)

19、主要內(nèi)容有：1）柴油發(fā)電機(jī)組出口端的整流器設(shè)計(jì)；2）直流母線系統(tǒng)的配電及保護(hù)設(shè)計(jì)；3）建立微電網(wǎng)的電壓源逆變器設(shè)計(jì)；4）中央監(jiān)控及能量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上位機(jī)監(jiān)控及中央控制系統(tǒng)；5）儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（不屬于我們采購）；6）制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻。4.2 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(jì)算機(jī)、控制等技術(shù)，其中計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)我們具備一定的技術(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(shì)領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、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(hù)設(shè)計(jì)、風(fēng)機(jī)控制算法、能量調(diào)度算法進(jìn)行自行開發(fā)設(shè)計(jì)。柴油機(jī)整

20、流器、電壓源逆變器、制動(dòng)單元及制動(dòng)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(xiàng)目。儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(jì)。五、依托單位本項(xiàng)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 （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(jī)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(jì)劃

21、項(xiàng)目5.0MW雙饋式變速恒頻近海風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)、集成及示范和國際合作項(xiàng)目近海5.0MW風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)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(xiàng)目海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)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(jī)組研制及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)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(jī)組的研制擴(kuò)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(xiǎn)評(píng)估及市場(chǎng)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(shì)， 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(cè)技術(shù)我們均未涉

22、及，在這些方面技術(shù)積累相對(duì)較少，加上可用于借鑒和參考的項(xiàng)目幾乎沒有，因此，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在一定風(fēng)險(xiǎn)。不過由于針對(duì)海島項(xiàng)目研制和實(shí)驗(yàn)的周期較長，風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行軟件及物理仿真，以達(dá)到評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)指導(dǎo)設(shè)計(jì)的目的，這將有助于我公司在項(xiàng)目的工程化設(shè)計(jì)和應(yīng)用的前期評(píng)估，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。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(chǔ)能充放荷電狀態(tài)檢測(cè)和管理、柴油發(fā)電機(jī)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(duì)復(fù)雜，對(duì)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

23、以達(dá)到工程應(yīng)用的水平；儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電管理是控制直流母線電壓實(shí)現(xiàn)能量平衡的關(guān)鍵點(diǎn)，由于蓄電池其響應(yīng)時(shí)間的限制，因此在該系統(tǒng)中采用超級(jí)電容與之互相補(bǔ)充，以達(dá)到穩(wěn)定直流母線電壓的控制；柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組出口端并不常見，其穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步驗(yàn)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)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(yàn)，需要對(duì)微電網(wǎng)的調(diào)度及控制進(jìn)行深入研究。不過從技術(shù)實(shí)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(xiǎn)并不大，我們將深入研究其調(diào)度系統(tǒng)，通過對(duì)各發(fā)電、配電、負(fù)荷的調(diào)度控制更好更

24、優(yōu)的實(shí)現(xiàn)該微電網(wǎng)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，力爭做到最優(yōu)控制。市場(chǎng)方面，從目前了解的市場(chǎng)信息來看，海裝風(fēng)電海裝正在進(jìn)行甘肅省敦煌市雅丹國家地址公園的微電網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目， 海裝公司計(jì)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(xiàng)目完成后，雅丹地質(zhì)公園計(jì)劃對(duì)供電進(jìn)行擴(kuò)容擴(kuò)建，將追加投資2個(gè)以上的微電網(wǎng)項(xiàng)目，其中微電網(wǎng)控制與發(fā)電部分合同額預(yù)計(jì)600萬元人民幣，屆時(shí)雅丹地質(zhì)公園極有可能仍然與海裝風(fēng)電合作。止匕外，據(jù)市場(chǎng)咨詢公司M&M的數(shù)據(jù)，至2022年微電網(wǎng)市場(chǎng)將高達(dá)220億美元，總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到15.4GW。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(gè)，有人居住就有6

25、000個(gè)。國內(nèi)市場(chǎng)也相當(dāng)可觀，中國的島礁數(shù)以萬計(jì)，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(jìn)行微電網(wǎng)項(xiàng)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(chǎng)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(dú)特的海軍及海上環(huán)境應(yīng)用背景，因此適用于海上的孤島型微電網(wǎng)供電系統(tǒng)， 具有較大的市場(chǎng)前景， 在未來的幾年應(yīng)具有較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。我們主要依托還裝風(fēng)電進(jìn)行項(xiàng)目的開展，海裝風(fēng)電正與海軍進(jìn)行洽談，初步達(dá)成合作意向，預(yù)計(jì)在未來3年內(nèi)預(yù)計(jì)每年3-5個(gè)微電網(wǎng)項(xiàng)目，未來5年預(yù)計(jì)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，

26、利潤達(dá)1000萬元以上。七、項(xiàng)目進(jìn)度及人員7.1項(xiàng)目進(jìn)度目前海上的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)項(xiàng)目主要針對(duì)已有的供電系統(tǒng)進(jìn)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(xiàng)目合作。島礁已有系統(tǒng)完全以柴油發(fā)電機(jī)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(duì)敦煌的雅丹地址公園供電系統(tǒng)進(jìn)行改造，我公司為海裝進(jìn)行電氣與控制方面的設(shè)計(jì)與供貨，該項(xiàng)目將成為海上微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的示范項(xiàng)目，其項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度2013年1月-7月完成安裝調(diào)試，該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段,重慶海裝將以此項(xiàng)目為海上微電網(wǎng)的功能試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＞C上所述，我們立項(xiàng)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

27、電系統(tǒng)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，進(jìn)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(jì)及研制，并配合重慶海裝的項(xiàng)目進(jìn)度，完成相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)、開發(fā)研制等內(nèi)容。項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃如下：序號(hào)實(shí)施項(xiàng)目時(shí)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(jì)2013/2/18-3/6有待與海裝溝通3軟件仿真2013/1/17-3/15配合海裝兀成穩(wěn)態(tài)仿真微電網(wǎng)系統(tǒng)4微電網(wǎng)模型仿真和評(píng)估2013/1/17-2/285微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)2013/2/21-3/276直流母線及儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)檢測(cè)

28、及系統(tǒng)保護(hù)2013/3/7-4/1591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(yùn)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(cè)2013/3/7-4/3014DC/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(jī)與直流母線及儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)試2013/6/2-6/1018雙模變流器與直流母線及儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)試2013/6/2-6/1019柴儲(chǔ)模式帶載調(diào)試2013/6/10-6/

29、17含試驗(yàn)20對(duì)拖小功率風(fēng)、柴、儲(chǔ)模式聯(lián)調(diào)2013/6/18-6/30能源管理中心仿真測(cè)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(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)2013/4/19-4/2223能源管理中心仿真測(cè)試平臺(tái)搭建2013/4/22-4/2924能源管理中心仿真測(cè)試2013/4/29-5/307.2人員計(jì)劃人員計(jì)劃如下表:序號(hào)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人備注1項(xiàng)目經(jīng)理王湛1 人2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)王湛、周明2 人3微電網(wǎng)配電及控制電氣設(shè)計(jì)周明、李曉斌、甘敬松3 人4中央監(jiān)控設(shè)計(jì)周明、劉徽2 人5能量管理算法及實(shí)現(xiàn)周明、王贄、劉徽3 人6車間及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以上所有人員6 人總計(jì)：6 人八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算下面

30、從三個(gè)方面來描述經(jīng)費(fèi)預(yù)算問題。8.1調(diào)研及預(yù)研部分根據(jù)目前海裝的進(jìn)展情況，雅丹地址公園的微電網(wǎng)項(xiàng)目已經(jīng)展開，正在對(duì)需求進(jìn)行分析及系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)，目前200kW風(fēng)機(jī)電氣圖紙已完成消化吸收，但海裝提供的關(guān)于風(fēng)機(jī)及微電網(wǎng)的設(shè)計(jì)需求尚不完整。近1-2個(gè)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(fèi)用由我公司承擔(dān)，預(yù)算表如下：序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單價(jià)小計(jì)（萬）1資料費(fèi)及差旅1620006.2合計(jì)：6.28.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)部分在該項(xiàng)目實(shí)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目前正在洽談中，計(jì)劃3月中旬簽訂合同，功率等級(jí)初步確定為20kVA-50kVA,該物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如果搭建完成，我方人員有可能將配合做連調(diào)實(shí)驗(yàn)。該部分預(yù)算如下，費(fèi)用由我公司承擔(dān)。序號(hào)項(xiàng)目數(shù)量單價(jià)小計(jì)（萬）1差旅及會(huì)務(wù)1400004合計(jì)：48.3雅丹地質(zhì)公園微電網(wǎng)改建項(xiàng)目部分目前，海裝計(jì)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(xiàng)目為示范工程，完成對(duì)海島供電系統(tǒng)具有參考和借鑒意義的集中式直流母線系統(tǒng)微電網(wǎng)方案設(shè)計(jì)及施工，功率等級(jí)為400kW,功率因素為-0.8-0.