海島微電網孤網聯絡應用實例

劉維斌，王大龍

（南方海上風電聯合開發有限公司，廣東 珠海 519000）

1 系統概況

1.1 A島微電網系統概況

A島智能微電網是國內首個海島型10 kV風光柴儲微電網示范項目。微電網系統配備了微電網智能一體化系統，主要包括微電網監控、微電網管理、保護信息監視、配網自動化、智能計量、智能用電、視頻監控、環境監控和綜合能量管理等功能，實現了整個海島微電網運行期間多電源間負荷平衡及頻率和電壓的穩定控制。

A島微電網系統規模如表1所示。

表1 A島微電網系統規模

目前，A島智能微電網是孤網運行方式。根據海島功能定位，它以柴油機發電、風機發電和儲能電池等微源提供電力。其中，8臺柴油發電機為孤網運行的主電源，配備的儲能系統可削峰填谷。負荷分級管理，以一體化系統確保微電網能量平衡，即保證一級負荷不間斷供電，三級負荷參與削峰填谷，風力發電滲透率按照0.45考慮。

1.2 B島35 kV變電站主要設備

B島微電網系統規模，如表2所示。

表2 B島微電網系統規模

2 系統投運試驗

2.1 A島空充35 kV降壓變

35 kV主變技術規范如表3所示。

仿真分析：四臺柴油發電機作為主電源，負荷為1 600 kW，A島風機不運行。

仿真場景：10 kV側穩定運行后，空充35 kV降壓變。

表3 35 kV主變技術規范

仿真結果：A島微電網穩定運行后，空充35 kV降壓變，10 kV側電壓最大跌至0.986 pu（低壓側標幺基準值取10.5 kV）后恢復穩定，35 kV側電壓平穩上升至0.99 pu（高壓側標幺基準值取38.5 kV），整個空充主變系統頻率最大波動幅度為0.015 Hz，四臺柴油發電機的總有功出力前后上升了約30 kW，總無功出力前后上升了約55 kVar。

實際充電工況，如圖1所示。根據仿真結果，A島微電網啟動運行四臺柴油發電機作為主電源，風機切除備用，合閘#1主變低壓開關對主變空充試驗，成功合閘。當合閘最大電流為2 842.6 A=5.2 In，其中In為額定電流或低壓斷路器長延時脫扣器的整定電流10 kV側電壓最低為9.132 kV時，試驗安全可控。

2.2 空充A島-B島10.3 km電纜

A島至B島海纜參數如表4所示。

表4 A島至B島海纜參數表

仿真分析：四臺柴油發電機作為主電源，負荷為1 600 kW，A島風機退出備用，A島-B島10 km海底電纜備用。

仿真場景：A島35 kV側穩定后，空充A島-B島10.3 km電纜，投入無功補償電抗器0.4 MVar，空充海底電纜。

仿真結果：空充電纜時，頻率最大波動幅值為0.17 Hz，A島35 kV電壓升高至1.04 pu后恢復穩定。

實際充電工況，如圖2所示，根據仿真結果，A島微電網啟動運行四臺柴油發電機作為主電源，風機切除備用，合閘#1主變高壓開關對海纜空充試驗，成功合閘。當合閘最大電流為67.862 A，35 kV側電壓最高至39.095 kV時，試驗安全可控。

圖1 #1主變低壓開關對主變空充試驗結果

圖2 #1主變高壓開關對A島-B島10.3 km空充試驗結果

試驗切除海纜的工況，A島微電網運行四臺柴油發電機作為主電源，風機切除備用，分閘#1主變高壓開關做海纜切除試驗。分閘暫態過程中，35 kV側電壓單個波形最高至63.345 kV時，試驗安全可控。

表5 35 kV主變技術規范

3 空充B島主變

35 kV主變技術規范如表5所示。

實際充電工況。A島微電網啟動運行四臺柴油發電機作為主電源，風機切除備用，35 kV海纜運行，合閘B#1主變高壓開關對主變空充試驗，成功合閘。當合閘最大電流為176.398 A=1.98 In，10 kV側電壓最低為8.812 kV時，試驗安全可控。

4 結 論

本案例通過仿真模型的可行性分析，依據分析結果進行聯網試驗，實現了A島-B島兩個海島微電網的聯網運行，既為微電網的發展提供了示范，又為海島的供電模式提供了借鑒，在海島的供電模式和投資方向上作出了可實用的建設模型。