10月23日，江蘇連云港供電公司員工來到位于江蘇省東北端的達(dá)山島，檢修維護(hù)島上的微電網(wǎng)設(shè)備。達(dá)山島是江蘇最后一個建成微電網(wǎng)的有人居住島嶼，達(dá)山島微電網(wǎng)項目于8月底建成投運(yùn)，已累計發(fā)電18360千瓦時。目前，江蘇全省有人居住島嶼已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電全覆蓋。

從2015年年初在開山島建設(shè)江蘇省首個“綠電上島”示范點(diǎn)項目開始，5年間，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司應(yīng)用交直流混聯(lián)技術(shù)，先后在車牛山島、開山島、平山島、達(dá)山島等外海島嶼建成了離網(wǎng)型智能海島微電網(wǎng)。這不僅解決了島上居民的用電用水難題，為海島及海洋開發(fā)保護(hù)提供了供電保障，也為智能海島微電網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)范本。

海島微電網(wǎng)，解決島上缺水少電難題

我國面積500平方米以上的島嶼有6536個，其中有人居住的島嶼共450個。這些島嶼中，小島多、大島少，缺水島多、有水島少。這些島嶼總體用電量不大，遠(yuǎn)距離架設(shè)輸電網(wǎng)絡(luò)不具有經(jīng)濟(jì)效益，尤其是外海島嶼遠(yuǎn)離大陸，敷設(shè)海底電纜的前期投入和后期維護(hù)費(fèi)用巨大。2010年之前，有人居住島嶼的電能大多由柴油發(fā)電機(jī)提供。缺乏穩(wěn)定可靠的供電一直是困擾駐島人員的一大難題。

江蘇境內(nèi)的島嶼也不例外。全省大小海島26個，在我國11個沿海省份中數(shù)量并不多。但是這26個海島類型齊全，既有基巖型海島，又有沙泥質(zhì)海島;既有天然海島，又有人工海島。其中，有人居住的海島主要集中在連云港市。

“江蘇是海洋大省，海洋資源開發(fā)前景廣闊，但外海島嶼缺電少水的狀況始終制約著海島發(fā)展及海洋資源的開發(fā)利用。”連云港市自然資源和規(guī)劃局副局長朱海波說。

連云港有一座全國聞名的英雄島——“時代楷模”王繼才、王仕花所駐守的開山島。“英雄夫妻哨”在開山島上一守就是32年。雖然早些年島上陸續(xù)安裝了一些小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電板，但遇到惡劣天氣時他們還是面臨無電可用的困境。在漫長的守島歲月里，用上充足電、干凈水，一直是守島英雄的美好期望。

為了解決海島的用電用水難題，助力全省海洋資源開發(fā)和保護(hù)，國網(wǎng)江蘇電力履行央企使命，在沒有經(jīng)驗可借鑒的情況下，于2019年元旦啟動了開山島智能微電網(wǎng)及海水淡化項目建設(shè)。國家電網(wǎng)江蘇電力開山島共產(chǎn)黨員服務(wù)隊肩拉背扛將施工機(jī)械、物資材料送達(dá)現(xiàn)場，與潮汐搶時間、抓進(jìn)度，吃在現(xiàn)場、睡在山洞，克服種種艱苦，僅用半年時間就完成了全部建設(shè)任務(wù)。

2019年6月18日，開山島智能微電網(wǎng)及海水淡化項目投運(yùn)。該工程實(shí)現(xiàn)了島上110千瓦光伏、30千瓦風(fēng)機(jī)和660千瓦時儲能等多種綠色能源的協(xié)同互補(bǔ)，每年可提供約15萬千瓦時電能、3650噸淡水，徹底解決了守島民兵和開山島愛國主義教育基地的用電用水難題。

“過去島上電不穩(wěn)定，電視也很難正常看，我和老王就一直通過聽收音機(jī)來了解外面的世界，這么多年來收音機(jī)就用壞了幾十個。現(xiàn)在能夠用上穩(wěn)定的電，島上的生活終于能像城里一樣了。”智能微電網(wǎng)投運(yùn)當(dāng)天，看著電視上播放的節(jié)目，王仕花臉上露出了燦爛的笑容。

應(yīng)用新技術(shù)，遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控海島微電網(wǎng)

“在海島上建設(shè)微電網(wǎng)，雖然看起來工程體量并不大，但和陸地上相比，建設(shè)難度要翻上好幾倍。”開山島智能微電網(wǎng)建成已經(jīng)一年多，但參與項目設(shè)計和建設(shè)的江蘇經(jīng)研院多能互補(bǔ)設(shè)計專職張群依然深有感觸。

在外海島嶼建設(shè)微電網(wǎng)，大型施工機(jī)械無法上島，設(shè)備物資的運(yùn)輸、海上施工作業(yè)等都是困擾建設(shè)人員的難題。特別是在島礁沙灘上架設(shè)風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備，沒有可借鑒的先例。

在開山島微電網(wǎng)30千瓦風(fēng)機(jī)架設(shè)過程中，國網(wǎng)江蘇電力利用海水退潮期，在礁石基礎(chǔ)上打入1100余根鋼筋錨釘，并首次使用海上特種作業(yè)船舶一次性澆注C40混凝土500余噸，開創(chuàng)了江蘇電網(wǎng)海上大型施工作業(yè)的先河。

“在開山島智能微電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的初期，王仕花對我們提出的要求是修舊如舊，盡量保持島上建筑的原貌，不破壞開山島整體景觀。”張群介紹說。

國網(wǎng)江蘇電力組織國內(nèi)氣象、地質(zhì)、水文等方面的專家，梳理分析開山島區(qū)域的歷史氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果重新設(shè)計光伏板的安裝方式，在保證足夠發(fā)電效率的基礎(chǔ)上，將光伏板安裝角度設(shè)置為2.2度。光伏板安裝完成后，從遠(yuǎn)處看與島上建筑的屋頂渾然一體，絲毫沒有影響建筑和開山島整體外觀。

開山島微電網(wǎng)建成后，供電設(shè)備的后期運(yùn)行維護(hù)也成了項目設(shè)計人員面前的一道難題。國網(wǎng)江蘇電力創(chuàng)新采用直流側(cè)電源匯集、交流側(cè)負(fù)荷供應(yīng)模式，在光伏發(fā)電、儲能、逆變等環(huán)節(jié)增加冗余配置。微電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境變化自主選擇風(fēng)光儲、光儲、風(fēng)儲等不同運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)故障情況下無縫切換。同時，該公司組建基于LoRa技術(shù)(低功耗廣域網(wǎng)的一種長距離通信技術(shù))的海島低功耗通信微網(wǎng)，實(shí)時采集島上風(fēng)機(jī)、光伏、儲能等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過5G通信對海島微電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。陸地上的電網(wǎng)運(yùn)維人員足不出戶就可對島上電網(wǎng)和用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷，解決了海島遠(yuǎn)離大陸缺乏專業(yè)電網(wǎng)運(yùn)維人員的問題。

風(fēng)、光、儲互補(bǔ)，提升海島供電可靠性

“我們駐守的這個小島遠(yuǎn)離大陸，平時的給養(yǎng)輸送很不方便，用水、用電更是要看老天爺?shù)?‘臉色’。”提起島上的生活，駐守在車牛山島的前三島鄉(xiāng)派出所所長孫權(quán)感慨地說。

車牛山島位于連云港東北方向，距離陸地47.5千米，總面積0.06平方千米。島上的居民長期依靠柴油機(jī)、簡易光伏板等設(shè)備供應(yīng)電能，存在供電穩(wěn)定性不足、自動化水平低和飲用水短缺等問題。

“車牛山島的情況比較特殊，島上既生活著居民、守島民兵，也有移動信號發(fā)射基站、海事雷達(dá)站等用電設(shè)備。他們分別屬于不同單位，用電設(shè)備之間也沒有聯(lián)系，在不同天氣條件下特別容易出現(xiàn)電能富余或短缺現(xiàn)象，供電穩(wěn)定性和可靠性很差。”連云港供電公司發(fā)展部副主任岳付昌說，這是比較復(fù)雜的海島用電場景，常規(guī)的光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電無法在這種場景下為海島提供穩(wěn)定可靠的電能。

針對用電環(huán)境復(fù)雜的海島，國網(wǎng)江蘇電力踐行綠色發(fā)展理念，于2018年4月27日在車牛山島試點(diǎn)建成了全國首個交直流混聯(lián)智能型海島微電網(wǎng)。該公司以光伏發(fā)電、風(fēng)電等多種綠色能源為基礎(chǔ)，以“能源路由器”為核心，構(gòu)建多個用能模塊互聯(lián)互補(bǔ)的交直流混合微電網(wǎng)，利用能源管理系統(tǒng)精確協(xié)調(diào)控制發(fā)電、儲能、用電工況，靈活調(diào)配各用戶的連接方式，實(shí)現(xiàn)了50千瓦風(fēng)機(jī)、30千瓦光伏、100千瓦柴油機(jī)及450千瓦時儲能的“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

“如果把交流比作公路，把直流比作鐵路，采用交直流混合技術(shù)就像是把電網(wǎng)的‘公路’和‘鐵路’聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、‘公鐵聯(lián)運(yùn)’。整個島上的供電系統(tǒng)構(gòu)成一整張網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度管理，供電可靠率提升了63%，用電也更方便。”岳付昌說。

有了穩(wěn)定充足的電力供應(yīng)，島上用淡水的問題也就迎刃而解。國網(wǎng)江蘇電力為車牛山島微電網(wǎng)專門設(shè)計安裝了海水淡化系統(tǒng)，在解決駐島居民生活用水問題的同時實(shí)現(xiàn)能源削峰填谷。在光照或風(fēng)力條件好時，用不完的電可以用來淡化海水，避免浪費(fèi)。

“作為全國首個交直流混聯(lián)的海島智能微電網(wǎng)，車牛山島為未來的海島能源供應(yīng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行等技術(shù)提供了示范參考，可復(fù)制、可推廣。”中國電力科學(xué)研究院有限公司新能源中心副所長楊波表示。

(攝影：夏衍)