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user: 2. 系统设计 项目实施地戴场岛，岛上居民用电现由徐州新沂公司10 kV棋戴114线供电，岛上配变容量3000 (小学变400 + 鱼塘变400 + 马口变400 + 马口南变200 + 马口北变400 + 新庄变200 + 村变400 + 村部2#变400 + 青墩村部2#变200) kVA；专变3台，容量270 (刘琪文变80 + 农村合作社变80 + 新沂市利民水产变80) kVA。目前全岛高峰负荷约1000 kW，戴场岛高峰负荷500 kW，负荷包含村民生活用电、鱼类养殖氧泵、水泵、通信基站及路灯等，且未来负荷增长可能性低。 本期微电网设计由蓄电池储能系统和太阳能与风力发电系统组成。新建一座10 kV微电网一次设备预制舱，将戴场岛2台变压器(村变400 + 村部2#变400)接入新建10 kV一次设备预制舱10 kV母线，将构成一个戴场岛范围内的微电网系统。新建10 kV一次设备预制舱以一回10 kV线路T接至10 kV棋沟114线。微电网建设分布见图1，主要包含：光伏发电系统，安装于戴场岛南侧岛屿，装机容量为400 kWp。风力发电系统，安装于戴场岛东南(备选)、西北角及戴场岛南侧岛屿东南角，共2台50 kW低风速风机。蓄电池储能系统，安装于戴场岛南侧岛屿，蓄电池储能系统容量为320 kW × 5 h。 图1. 微电网建设分布图 2.1. 方案选择 2.1.1. 方案一：全岛离网型微电网 1) 全岛离网型微电网配置 全岛全年用电量，根据宿迁供电公司资料，全岛2019年用电量约为190万kWh。储能系统，目前岛上高峰负荷约1000 kW，负荷包含村民生活用电、鱼类养殖氧泵、水泵、通信基站及路灯等，且未来负荷增长可能性低。考虑极端天气下，储能对全岛1000 kW高峰负荷24小时供电，即配置1000 kW × 24 h储能系统。考虑1000 kW × 8 h作为备用电源，另外1000 kW × 16 h参与日常微电网供电；光伏发电系统，参考宿迁当地光伏年利用小时数暂按1200小时考虑，参考当地风电资源的典型年利用小时数，风电年利用小时数暂按1500小时考虑。根据表1，为满足全岛负荷电量平衡的需求，若微电网仅配置光伏，则需容量1500 kW。故在戴场岛附近地面安装1500 kWp太阳能光伏发电系统。 Table 1 Capacity demand of micro-grid over the islan 序号 项目 出力 年利用小时数 全年能量(万kW·h) 1 负荷 −190 2 光伏 1500 kW 1200 h 180 3 风电 150 kW 1500 h 22.5 表1. 全岛微电网容量需求 风力发电系统，为提高供电可靠性，充分利用骆马湖风资源，根据戴场岛土地资源，考虑在湖边观光带安装3台50 kW风机。所发出的电送入新增的10 kV微电网电站。 2) 全岛离网型微电网优劣势 优势：改变了宿迁戴场岛上居民用电由徐州新沂公司主供电的配电网模式，运行、维护等服务界限更加清晰。光伏、风电及储能系统均在戴场岛，距用户更近，供电半径大幅缩短，线路损耗有效减少，减少了能源浪费。 劣势：如当地光照连日晴好，全岛负荷无法消纳且蓄电池已充满，光伏及风电多发电量无法向公网输送，造成能源浪费。如连续多天天气较差，光伏、风电及蓄电池能量无法对满足全岛负荷用电，需及时评估用电情况，适时提早投入10 kV棋沟114线，如操作不及时或开关拒动后检修不及时，将造成岛上微电网长时间停电，对岛上居民生产生活造成影响，供电可靠性差。 2.1.2. 方案二：全岛非离网型微电网 1) 全岛非离网型微电网配置 储能系统，考虑极端天气下，公网线路发生故障，储能对全岛500 kW重要负荷8小时供电，即考虑500 kW × 8 h储能作为备用电源，为运行抢修提供必要时间；光伏发电系统，根据戴场岛附近岛屿地面资源，安装1500 kWp太阳能光伏发电系统，所发出的电送入新增的10 kV微电网电站；风力发电系统，为提高供电可靠性，充分利用骆马湖风资源，根据戴场岛土地资源，考虑在湖边观光带安装3台50 kW风机。所发出的电送入新增的10 kV微电网电站。 2) 全岛非离网型微电网优劣势 优势：公网仍然实时参与全岛的电力供应，作为强大的供电保障，用电可靠性更高。光伏、风电及储能系统均在戴场岛，距用户更近，供电半径大幅缩短，线路损耗有效减少，减少了能源浪费。如不需要向公网倒送电，可以设置防逆流装置，或在能源系统策略中进行控制。如当地光照连日晴好，全岛负荷无法消纳且蓄电池已充满。光伏及风电多发电量可以向公网输送，能源得以有效利用。 劣势：未改变宿迁戴场岛上居民用电由徐州公司供电的配电网模式。 2.1.3. 方案三：戴场岛非离网型微电网 1) 戴场岛非离网型微电网配置 全岛全年用电量，根据宿迁供电公司资料，戴场岛2019年用电量约为63万kWh；储能系统，考虑极端天气下，公网线路发生故障，储能对全岛320 kW重要负荷5小时供电，即考虑320 kW × 5 h (1600 kW∙h)储能作为备用电源，为运行抢修提供必要时间；风力发电系统，为提高供电可靠性，充分利用骆马湖风资源，根据戴场岛土地资源，考虑在湖边观光带安装2台50 kW风机。所发出的电送入新增的10 kV微电网电站；光伏发电系统，参考宿迁当地光伏年利用小时数暂按1200小时考虑，参考当地风电资源的典型年利用小时数，风电年利用小时数暂按1500小时考虑。根据表2，为满足全岛负荷电量平衡的需求，则需光伏容量400 kW。故在戴场岛附近地面安装400 kWp太阳能光伏发电系统。 Table 2 Capacity demand of micro-grid of Daishan islan 序号 项目 出力 年利用小时数 全年能量(万kW∙h) 1 负荷 −63 2 光伏 400 kW 1200 h 48 3 风电 100 kW 1500 h 15 表2. 戴场岛微电网容量需求 2) 戴场岛非离网型微电网优劣势 优势：公网仍然实时参与全岛的电力供应，作为强大的供电保障，用电可靠性更高。光伏、风电及储能系统均在戴场岛，距用户更近，供电半径大幅缩短，线路损耗有效减少，减少了能源浪费。如当地光照连日晴好，全岛负荷无法消纳且蓄电池已充满。光伏及风电多发电量可以向公网输送，能源得以有效利用。如不需要向公网倒送电，可以设置防逆流装置，或在能源系统策略中进行控制。 劣势：未改变宿迁戴场岛上居民用电由徐州公司供电的配电网模式。 2.1.4. 方案比选 本工程三个方案投资估算对比表如下表3。综上所述，非离网型微电网能暂时解决戴场岛由徐州供电的配电网模式，但是无法完全脱离徐州电网，仍需由徐州电网作为后备电源，以保证岛上居民生产生活用电的可靠性。另外，由上表可见，戴场岛非离网型微电网投资远低于全岛非离网型微电网。 Table 3 Comparisonof micro-grid investment estimatio 序号 项目名称 方案一 方案二 方案三 数量 投资估算(万元) 数量 投资估算(万元) 数量 投资估算(万元) 1 光伏发电系统 1500 kW 600 1500 kW 600 400 kW 160 2 风力发电系统 150 kW 300 150 kW 300 100 kW 200 3 储能系统 24，000 kW∙h 5520 4000 kW∙h 1000 1600 kW∙h 400 4 配电系统 1套 50 1套 50 1套 30 5 控制系统 1套 120 1套 100 1套 40 6 原电网改造 1项 50 1套 50 1套 20 7 总投资估算 6640 2060 850 表3. 微电网投资估算比对表 2.2. 微电网建设方案 1) 光伏建设方案，因戴场岛面积较小，拟在岛南侧岛屿上安装1500 kWp光伏发电系统。戴场岛地处北纬34˚11'21''，东经118˚11'21''，根据PVsyst光伏软件计算得出当地的Meteonorm光资源情况如图2。当地年平均太阳辐射量4889.88 MJ/m 2 /a，属我国第三类太阳能资源区域，具有利用太阳能发电，实施光伏发电工程的有利条件。 2) 风力发电建设方案，因戴场岛面积较小，且岛东北角立有电力杆塔，岛西南角立有通信杆塔。故拟主要在岛东南角及西北角安装风机。另外，因戴场岛水域复杂，大型风机无法由水路进入岛屿，本次考虑低风速风机。19.8 kW、30 kW及50 kW风机参数如表1所示，考虑到戴场岛可建设风机地块有限，拟用2台50 kW风机。 3) 储能建设方案，对储能电池类型进行比选，铅炭相比传统铅蓄电池的成本较低，但其能量密度和充放电倍率低，不能满足本项目要求。全钒液流电池能量密度低，成本高、占地面积大。磷酸铁锂作为政府重点推广的电池类型，是将来储能电池的主流技术路线，具备安全可靠、放电深度和充放电倍率高等优势，故采用磷酸铁锂电池。蓄电池储能系统容量按照保证320 kW负荷功率进行配置，容量备用时间为5小时，综合考虑目前储能变流器的容量，本项目中将储能电池的容量设计为320 kW × 8 h。