日前，山东省烟台市长岛县的砣矶岛上，白色的巨型风力发电叶片随风转动着，源源不断地提供着清洁的电能。受国家发改委委托，国家电网公司组织的国家智能电网管理物联网应用示范工程验收会专家组组长刘建明宣布国家智能电网管理物联网应用示范工程整体通过验收，这标志着山东烟台长岛“分布式发电及微电网接入控制”工程通正式竣工投运。这是继南方浙江舟山以外全国第二个岛屿微电网工程，被授予“国家物联网重大应用示范工程”称号。
作为该工程的技术总负责国网山东电科院参建的全体技术人员无不为之欢呼雀跃，他们为之倾心尽力了三年多的工程终于造福了一方百姓。“通过这个项目，百姓可以享受到由风能、光能转变而来的稳定、优质、绿色的电能，告别完全依靠外部供电的历史，逐步实现低碳排放、甚至零排放。该工程我们是为百姓造福而创新，示范工程的授牌对我们是一种荣誉更是一种激励。”该院院长苏建军说，“我们深知并坚信，要想不愧于‘示范引领’的称号，只有不断进步，走在行业前列。”
为解决海岛用电难勇挑重担
微电网，这还是一个比较新的技术名词，很多人不太明白何为微电网。国网山东电科院首席专家孙树敏解释说：“微电网是一个包括能量管理控制、分布式电源、用户负荷、储能设备的配电网络，它可与大电网并网运行，也可脱离大电网孤网运行。分布式清洁能源通过微电网能充分有效地发挥可再生能源的潜力，并确保电网安全运行。”随着清洁能源发电的快速发展，微电网已经成为智能电网领域的热点课题。国网能源研究院院长张运洲曾指出：“分布式能源系统和微电网是大电网的有益补充。”
长岛作为山东省唯一的海岛县，由32座岛屿组成，地理位置特殊，加快长岛电网建设，对服务国际休闲度假岛建设和地方经济发展至关重要。根据规划，长岛电网将划分成4个微电网，分别是南北长山微电网，大、小黑山庙岛微电网，大竹山微电网以及北部五岛微电网。先实施的是北五岛微电网中的砣矶岛微电网。由于海岛特殊的地质情况和电网建设难度，砣矶电网较为薄弱，主要存在链式电网单回路供电可靠性不高、海底电缆成为海岛“生命线”且抢修困难、风电控制能力不足等诸多缺陷。“35千伏砣矶站承担着砣矶镇及其北部大钦、小钦、南隍、北隍五个乡镇的供电任务，砣矶电网的稳定可靠运行对于北方五岛的持续可靠供电具有重要的意义。”在孙树敏的办公室有一张长岛地图，他指着地图上的大小岛屿介绍说，“在砣矶岛建设微电网项目最适合了。该工程投运后，极大增强了海岛电网供电的稳定性和可靠性，有效解决了海岛地区用电难的问题，同时为海岛丰富的风电资源提供了坚强的电网送出通道。”
2012年11月，国网山东省电力公司牵头承担的“分布式发电及微电网接入控制示范工程”交由国网山东电科院分布式发电及微电网实验室团队负责技术研究与技术支撑，主要包括工程初设、土建施工、设备调试和系统联调等多项工作。
该院首席专家孙树敏深感肩头的重担，“我们要建设当之无愧的‘示范引领’项目，才能展示出我们多年积累的研究成果与风采。这是一场卓绝的技术攻坚战，从此，我们在国网山东省电力公司科信部智能处协调下,与烟台供电公司、长岛县供电公司、鲁能智能公司等参建单位一起展开了一场发现问题，解决难题的无休战斗。”
远程运维降低成本实践创新
“在工程建设的过程中，我们遇到了许多技术难题，例如风机采用背靠背变流器，采用软启动的方式，减少了风机开停对电网的冲击，节约了建设成本，成功解决了风电的控制方式问题，让风电可以顺利接入微电网。类似这样的技术难题不胜枚举，我们都一一攻克了，我们没有辜负大家的期望。”谈及工程的建设，孙树敏自豪之情溢于言表。
该院在有限的成本运用中选用最优的技术方案，使得长岛微电网工程的经济性能指标更好，运行成本和维护成本更低，节省约1000多万元。做示范工程不仅要在技术方面形成一种引领，该院还探索了商业模式，用技术的力量降低成本，追求更高效的经济运营模式。许多专家来参观后都惊讶于他们的成本能如此低，这其实正是技术含金量的最好体现。
正是因为有着长远的规划与考量，该院努力把该工程建设成为最适宜推广应用的模式。基于这样的初衷，他们创造性地开启了微电网的远程运维控制，这项创举不仅为工程运维带来了便捷，节省了人力物力，更重要的是开创了电网智能运维的新模式。
国网山东电科院院区，记者发现他们不仅有两个可以双轴逐日的光伏发电站，还有在建的风力发电机组，甚至电气试验楼南侧的一整面墙体都布满了光伏电池板。看到记者的疑惑，该院智能电网研究室程艳博士解释说，“为了给长岛微电网工程做好各项技术储备，我们同期开发建设了院区微电网。院区微电网包含风电、建筑光伏、逐日光伏、混合储能、柴油发电等多类型互补分布式能源、多样性可控负荷以及交直流混合配电网。”
在该院的实验室内，屏幕上无死角地显示着长岛微电网和院区微电网的实时视频，技术人员可以通过视频、电脑和操控系统，远程监控与操作微电网运行。一旦微电网在运行过程中出现故障，该院可以第一时间发现隐患与问题，并进行或指导当地操作排除故障。
“在长岛微电网工程中遇到的技术难题，可以在院区内先行实验，找出解决办法，这样既节约了成本，减少了人力物力，也避免了操作失败后对工程造成的危害。”参与长岛微电网工程建设的程艳、李广磊和于芃对此深有感触，“院区微电网和长岛微电网工程形成了技术互补，现在工程投运了，我们依然可以远程运维，一切尽在掌握中。”
立足工程造福百姓抢抓机遇
长岛微电网是国家智能电网管理物联网应用示范工程之一，北方首个岛屿微电网。“当电网处于正常运行状态时，微电网处于储能预备状态。”孙树敏说，“一旦电网出现问题，砣矶岛成为孤岛状态时，风能及太阳能为主要的供电方式，储能和柴油发电机起到调节作用。储能系统可在孤岛发生瞬间快速建立电网电压、稳定系统频率，并为柴油发电机组的启动赢得时间；柴油发电机组启动后，储能系统对风电进行功率平滑，并承担微网孤岛状态下的电能质量调节任务。能量管理系统及监控系统负责合理调配系统内分布式电源和负荷需求，建立稳定的电网电压，以保障岛内负荷的不间断供电。”
通过该工程，岛上可再生能源发电的比例将超过60%，形成风电、光伏发电等多种可再生能源电源，储能装置快速调峰电源多种能源结构的新型电力交换系统。按照该工程建设前砣矶岛电网年平均故障时间168小时、接入微电网2台750千瓦风电机组计算，该工程投运后将每年提升风电消纳25万千瓦时，按照2010年我国平均供电标准煤耗333克/千瓦时测算，每年可节约标煤83吨。
长岛人民深知微电网将给他们的生活带来质的飞跃，他们对建设者们都非常热情，实验室成员于芃和李广磊回忆起当初的建设经历时说道：“岛上村民看到我们上岛，都会热情招呼我们说，‘微电网’来了。”最近，长岛微电网还经受住了两次孤网运行的严峻考验，分别为4月的电网计划检修，孤网运行时间长达24个小时；8月的电网突发故障，孤网运行时间达5个小时。长岛居民范强毅心有余悸地说：“幸亏咱有微电网，要不然停电了，损失严重，我们可就惨了，想想都后怕。”
该院并未因长岛微电网的成功建设，在技术研究方面有丝毫懈怠，他们始终在攀登微电网技术的“珠峰”，致力于技术的引领示范。结合国家能源局发布的《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，他们剖析当前技术研究方面的进展情况，以及工程建设的难点，将继续深入进行群微网的技术研究使得微电网成为电网的有益补充，并开展微电网工程实用化研究为长岛北方五岛的微电网建设提供技术支撑，让北方五岛的电力链条坚不可摧，力争在技术上做深做透，在微电网技术研究领域始终走在行业的前列。
原标题：国网山东电科院智能微电网技术研究侧记
