多能互补、网源互动——岛屿综合能源整体解决方案

核心提示 10月11日，菲律宾国家电网公司(NGCP)代表团访问国网福建省电力有限公司，通过观看湄洲岛储能电站演示视频，交流探讨了电池储能系统在海岛供电中的应用。湄洲岛储能电站是国内首个接入10千伏海岛配电网的兆瓦级锂电池储能电站，投运四年多来成为岛内保供电的“耦合器”“平衡器”和“缓冲器”。国网福建电力正依托湄洲岛储能电站，全力推进湄洲岛综合能源服务示范区建设。

工作人员调试电站设备。王忠平 摄

10月17日，福建莆田湄洲岛南部深澳底沙滩彩旗飘飘、人头攒动，一年一度的海祭妈祖典礼在这里举行。在相距妈祖庙不到千米之处，湄洲岛储能电站里，福建电科院状态评价中心的范元亮博士轻轻点击电脑鼠标，进入运行监控界面，发出系统启动命令。几个简单操作后，站内储能系统、保护终端等一二次设备自动投入运行，服务海祭妈祖典礼供电保障工作。

给海岛接上“充电宝”

全岛保电更有底

莆田湄洲岛是闻名海内外的“妈祖故乡”，妈祖文化是中国首个信俗类世界非物质文化遗产，每年吸引数百万游客和信客到此观光。长期以来，湄洲岛重要的保供电任务不断。岛上主要依靠与海岸对侧忠门变电站相连的双回10千伏海底电缆供电。

随着近年来湄州岛用电负荷快速增长，海缆供电能力已呈现不足之势，海底电缆的安全性也较难保障。为了提升湄洲岛供电可靠性，国网福建电力组织福建电科院牵头实施，中国电科院、许继集团共同承担，建设湄洲岛储能电站。

2014年3月，湄洲岛储能电站建成投运，占地400多平方米，主要由1000千瓦/2000千瓦时的磷酸铁锂电池储能系统、两台500千伏安双向变流器、系统监控及一次接入设备组成。储能电站紧邻湄洲岛海底电缆进岛开闭所，遥望大海对侧的110千伏忠门变电站，出线接至开闭所10千伏母线，与海底电缆一起为全岛供电。

“通俗地说，储能电站类似于一个放大版的手机充电宝，只是容量更大，工作电压等级更高，涉及交直流变换。”范元亮介绍说。湄洲岛储能电站额定功率为1000千瓦，可存储电能2000千瓦时，在用电低谷时，通过逆变器，将10千伏电网里的交流电变成直流电，存在锂电池里;在用电高峰时，再将存在电池里的直流电转化成交流电，补给至10千伏电网。该电站在用电高峰时可承担全岛十分之一的电能供应。

建成这样一个海岛储能电站并不容易。项目立项之初，国内尚无接入海岛中压电网的兆瓦级磷酸铁锂电池储能电站，没有相关经验可供参考。福建电科院技术人员查阅国内外大量相关资料，对储能电站的电池系统、保护系统和监控系统深入攻坚;莆田供电公司配合做好土地征用、青苗赔偿、配电网负荷数据收集和接入管理等相关工作，确保电站顺利建成。

“在项目建设期间，我们要频繁坐船登岛，经常遇到大风大浪，船摇晃得厉害，很多同事都晕船。就是在这种条件下，我们用两年的时间牵头负责完成了整座储能电站的设计、施工、安装、调试、运维。经过大家的共同努力，有了现在面朝大海、与周围环境和谐相融的储能电站站房。”参与电站研发的福建电科院工程师郑高感叹道。

2015年，在第五届中国国际储能大会上，在来自国内及美国、加拿大、日本、韩国、澳大利亚、英国、德国等国家300多位代表的共同见证下，湄洲岛储能电站获评“中国最美微电网示范项目”。

提升应急供电能力

提高配电网末端供电质量

“受过往船只和台风等自然灾害的影响，湄洲岛海底电缆曾多次发生外破事故，抢修起来极为不便，难以短时间恢复供电。现在有了储能电站，我们心里就踏实多了。”湄洲岛供电公司综合部主任林强高兴地说。

2017年3月27日～4月3日，受湄洲岛渔港码头施工作业影响，湄洲岛海缆Ⅰ路发生外破故障，全岛负荷转移至海缆Ⅱ路，期间全岛最高用电负荷接近8000千瓦，超过海缆Ⅱ路安全输送功率。4月2日19时至21时期间，全岛有功负荷达到最高7800千瓦。

“当时，我们紧急启动储能电站，提供最高880千瓦功率补偿，将海缆Ⅱ路输送功率控制在7270千瓦安全输送功率以内，保障了全岛可靠用电。”湄洲岛供电公司运检部主任游隽庆介绍说。

实际上，储能电站对于湄洲岛的好处是多方面的。当单回海缆发生故障时，可通过储能电站的功率补偿，满足全岛的用电需求，并将另外一回海缆输送功率控制在安全范围内，进而提高10千伏海岛配电网的应急供电能力。当全岛失去双回海缆电源时，储能电站可独立承担起湄洲岛妈祖庙的供电任务。

为确保供电切换“零闪动”，专业人员还研制了基于电池储能系统的在线保供电装置，当电网故障停电时，可平滑切换至装置独立供电，保障重要负荷的可靠用电。此外，通过调节储能电站的充放电功率和恒频恒压控制，还可发挥其改善配电网末端供电质量和削峰填谷的作用。

湄洲岛是海峡两岸文化交流的窗口，在这个“月月有活动，季季有赛事”的海岛，几乎每次活动对电网建设、用电服务以及保电等方面的要求都很高。

以前，每逢海峡论坛、妈祖诞辰等各种重要会议、活动，莆田供电公司都需要临时安排发电车保电，最多的一次调派了9辆发电车上岛。而储能电站投运以来，已参与湄洲岛重大活动保电近20次，极大地减轻了重大活动的保供电压力。

“为保证储能电站设备安全可靠运行，依托福建省高供电可靠性配电技术企业重点实验室和国网强台风环境抗风减灾实验室(培育)，我们还建立了生态海岛高供电可靠性试验基地，开展‘高盐雾、高湿热’环境下电网设备材料腐蚀验证研究，持续观测储能电站的电力设备，尤其是储能元件，在沿海腐蚀环境下的运行工况。”范元亮说。

实现综合能源服务

促进生态海岛建设

今年9月30日，湄洲岛综合能源服务示范区特色项目——海景大酒店停车场、游泳池走廊分布式光伏发电项目正式并网，光伏装机容量103.7千瓦，预计年平均发电量11.6万千瓦时。

海景大酒店是国网福建电力大力推进的湄洲岛综合能源服务示范点之一，目前已采用合同能源管理模式，开展全电厨房改造，建设分布式光伏等多个项目。而湄洲岛储能电站，在岛内综合能源服务新业态格局中，将发挥保障电网安全稳定运行、削锋填谷等重要作用。

“储能电站投运以来，对我们岛的开发建设和旅游业发展起到很大的促进作用。”湄洲岛国家旅游度假区经贸招商局局长郭金木说。

湄洲岛是莆田第二大岛，陆地面积14.35平方公里，包括大小岛、屿、礁30多个，岛上太阳辐射充足、季风盛行。通过湄洲岛储能电站，可以充分利用岛上的气候特点，采用风光储互补发电技术，提高配电网末端对风电、光伏发电的消纳能力。

国网福建电力正考虑对湄洲岛储能电站原有1000千瓦/2000千瓦时储能系统进行改造，二期再建设一套1000千瓦/2000千瓦时储能系统，组成集中式储能电站，同时将在酒店、公共建筑等推广建设分布式储能系统，与岛上的光伏、风电组成多能互补系统，实现风、光、储、充一体化。届时，储能电站提高供电可靠性、服务重大活动保电的能力将进一步增强。

目前，国网福建电力正全力推进莆田湄洲岛综合能源服务示范区建设，依托湄洲岛储能电站，进一步探索岛屿区域综合能源整体解决方案。2018年，该公司首批建设“用能管家”服务云平台、妈祖论坛酒店综合能源服务、海丝申遗建筑智能楼宇等项目，计划到2020年，实现“水、电、气、热”等综合能源智能监控全覆盖，以及全岛“风、光、储”集中优化调度。届时，电能占终端能源消费的比重将超过95%，光伏、风电等清洁能源装机及储能容量明显提高，二氧化碳排放量减少50%。

国网福建电力还将在示范区建成电动汽车“五公里”充电圈，实现渔港、码头岸电设施全覆盖以及电力无线通信专用网络全覆盖，逐步将湄洲岛培育成基于多能互补和网源互动目标的绿色生态海岛。