解读【案例PPT】国网：长岛智能微电网群柔性互联工程示范

为什么要在长岛建微电网群

长岛又称庙岛群岛，位于胶东和辽东半岛之间、黄渤海交汇处，由32个海岛组成，其中10个有居民岛，总人口44619人。主岛南、北长山岛以大桥相连，总面积56平方公里，主导产业是旅游、造船业和水产养殖。2019年长岛售电量1.464亿kWh，最大负荷41.26MW，区域内建有110kV变电站1座、35kV变电站4座、110kV线路2条、35kV线路5条、10kV配电线路29条。

长岛风能、光照、海洋能储量丰富，具备大规模开发的良好资源条件，但各海岛之间完全依靠海底电缆互联，一旦海缆故障，海岛供电就面临中断风险。同时长岛曾长期是山东省唯一海岛县，地理环境特殊，山东省政府划定长岛海洋生态文明综合实验区，聚力打造国家生态文明试验区、国家旅游度假区、国家军民融合发展示范区。

一趟从碗矶岛开始的探索

长岛微电网建设并非一步到位。碗矶岛智能微电网示范工程隶属国家智能电网管理物联网应用示范工程，2015年8月建成投运，基于碗矶岛原有35kV/10kV/400V配电网络开展建设，建设规模包括1MW柴油发电机、2台改造接入的柴油发电机组、1.5MWh多类型储能系统、16kW屋顶光伏、15套配电负荷监控终端以及微电网能量管理系统，通过风、光、柴、储等分布式电源的协同控制，实现海岛电网并网/孤网多模态稳定运行及平稳切换。

碗矶岛微电网建成后，在海底电缆故障时实现了持续可靠供电，为海岛居民生活、海产养殖加工以及海防军事提供了稳定电力供给，通过了国家发改委验收，率先在国内完成了孤网24小时运行试验，为我国分布式电源工程设计、运行维护、运营管理、投资收益电价政策等问题的工程化进程提供了完善的工程科研基地。

北方五岛如何连成一张网

在碗矶岛已有微电网示范工程的基础上，本期工程在长岛县碗矶岛、大钦岛、小钦岛、南隍城岛、北隍城岛等北部五岛实施智能微电网群协调控制技术研究及工程示范，由国家电网公司智能配电网示范工程批复资金9770万元。总体方案包括在碗矶岛新增储能系统、柴油发电系统、分布式光伏系统建设；在大钦岛建设光伏、电池储能系统、柴油发电系统等分布式电源及微网能量管理备用子站；建设柔性直流输电系统分别安装于碗矶岛及大钦岛；对北四岛配网系统进行改造。

工程应用微电网群协同调控技术、分布式电源一体化就地电能治理技术、柔性直流配电技术、远程运维等先进技术，通过柔性直流配电系统进行各海岛子微网之间的柔性互联，避免交流海缆传输对海岛电网的无功、电压冲击，提升能源传输效率，为碗矶岛、大钦岛等北方五岛（区域最大负荷3.5MVA）提供持续、可靠、稳定、清洁的电力供给。

四把关键技术钥匙

工程围绕四个方向突破关键技术。第一项是微电网群优化设计及协同运行控制技术，开发多个区域子微网交直流互联规划方法、并网/孤网多模态运行控制技术，研发多个子微网之间的协同运行调度技术，以及微网群与区域配电网之间的协同支撑互济调度技术，提升区域配电网的供电可靠性。

第二项是基于C-NPC结构的柔性直流配电技术，将中性点嵌位三电平拓扑（NPC）进行级联，构建C-NPC型真双极柔性直流配电系统，用于海岛微电网之间的柔性互联，直流侧电压±10kV，系统容量3MVA。相比传统柔直拓扑，它具有传输效能高、可靠性高、长距离输电上经济性好、生产成本低、易维护、占地小、小型化等特点，为中小容量直流配网供电提供了新的技术路线。第三项微电网群远程运维技术，运用物联网技术建设设备及用户负荷数据的实时在线监测平台，通过综合在线分析诊断，将数据传输至远方运维技术支撑中心。第四项分布式电源一体化就地电能治理技术，研发就地电能质量治理装置与运行控制技术，降低光伏等间歇性可再生能源功率对配电网用户侧的冲击。

设备清单里的硬数字

从设备规模看，工程共计建设柴油发电系统3MVA、储能系统5.6MWh、分布式光伏1.1MWp等分布式电源，建设3MVA柔性直流配电系统，建设大钦岛、碗矶岛能量管理系统子站各1套，建设微电网群能量管理系统总站1套。

分岛来看，碗矶岛配1MW柴油发电机组、300kW柴油发电机功率调节及稳定控制系统、200kW屋顶光伏发电系统、200kWh光伏功率调节平抑系统、1500kWh电池储能系统、300kVA模拟同步发电系统、2150kWh光伏功率调节子站，以及300kWh铅酸电池系统、1000kWh磷酸铁锂电池系统、500kW超级电容系统、500kW电压分区治理系统。大钦岛配2000kW柴油发电机、2000kWh柴油发电机功率调节、1MW深油发电机、用户子微网系统包含100kWh锂电池储能系统、海水淡化系统、空气源热泵、固体蓄能装置。两地换流站分别采用±10kV/3MVA规格。

调试过程与运行成效

工程2019年上半年开工建设，在国网山东省电力公司统一部署和领导下，各参建单位克服偏远海岛人力、物力调配困难，2019年底顺利完成土建施工、单体设备安装并组网成功；2020年6月初步完成系统联调并试运成功，实现了海岛微电网群交直流多模式、多工况的持续可靠供电。

项目团队基于长岛微电网一期工程的调试经验，克服疫情影响，以最大限度降低调试过程对海岛正常供电的影响为宗旨，深化制定工程调试计划与调试实施方案，逐一评估风险点，并通过柔直单端双极对拖以及单端就地组网对拖等方式确保柔直双极双端对拖的调试成功率。

工程共设计11种运行模式，结合海岛电网现状完成了北五岛交流互联并网运行、北五岛直流互联孤网运行、碗矶岛孤网运行、北方四岛孤网运行等共计6种模式下的稳定供电运行调试、模式间平稳切换调试以及各模式下联络线有功/无功功率基准调控调试，极大提升了海岛电网的可靠供电能力。

下一步：从供电保障到能源互联网

工程投运后，在碗矶站检修期间保障了北方四岛的独立可靠供电，切实发挥了微电网群示范工程在可靠、清洁供电方面的优势，并得到人民网、国网头条、山东卫视等主流媒体报道，成为国内首个海岛智能微电网群组网并试运成功的工程。

面向未来，工程展望聚焦四个方面：实现碗矶子微网系统、大钦子微网系统及微电网群系统对外联络线功率精准可调控，全面提升高分布式电源渗透率区域配电网的主动调控能力；实现各系统并网、孤网多模态稳定运行及平滑切换，保障海底电缆故障、变电站检修期间的持续可靠供电；通过柔性直流配电系统进行两个海岛子微网之间的柔性互联，彻底解决传统交流海缆互联带来的无功交互影响；通过多类型分布式电源协同互补开发，增强区域配电网对分布式可再生能源的优化消纳能力。随着长岛海洋生态文明综合实验区深化建设，该示范项目还将辐射长岛区域丰富海洋能资源的开发建设与电网送出，目前已启动100kW波浪能发电装置的示范应用。

这组数据展现了长岛在实施微电网群工程前的基本面貌。32个海岛中只有10个有居民，总人口44619人，主岛南、北长山岛以大桥相连，总面积56平方公里。2019年售电量1.464亿kWh，最大负荷41.26MW，说明这是一个体量不大但供电保障压力集中的区域。 从电网基础设施看，区域内建有110kV变电站1座、35kV变电站4座、110kV线路2条、35kV线路5条、10kV配电线路29条，但各海岛之间完全依靠海底电缆互联。这种单一通道的供电结构意味着任何一条海缆故障都可能造成整岛失电，这正是启动微电网群柔性互联工程的直接原因。

这组数据呈现了五岛微电网群工程的设备规模。国家电网公司智能配电网示范工程批复资金9770万元，工程共计建设柴油发电系统3MVA、储能系统5.6MWh、分布式光伏1.1MWp等分布式电源，建设3MVA柔性直流配电系统，建设微电网群能量管理系统总站1套。 从设备构成看，柴油发电、电池储能和分布式光伏三种电源相互配合，覆盖了基础保障、功率平抑和清洁发电三个层面。柔性直流配电系统采用±10kV电压等级、3MVA容量，承担起碗矶岛与大钦岛两个子微网之间的互联功能。区域最大负荷为3.5MVA，与柔直系统容量3MVA大体匹配，说明这套系统在设计上充分考虑了海岛电网的实际需求。

这组数据记录了2015年建成投运的碗矶岛智能微电网示范工程的设备配置，它是长岛微电网建设的起点。工程基于碗矶岛原有35kV/10kV/400V配电网络开展建设，建设了1MW柴油发电机、改造并接入2台柴油发电机组、1.5MWh多类型储能系统、16kW屋顶光伏和15套配电负荷监控终端。 虽然体量远小于后来的五岛微电网群工程，但碗矶岛一期工程验证了海岛微电网的技术路线。通过风、光、柴、储等分布式电源的协同控制，实现了海岛电网并网/孤网多模态稳定运行及平稳切换。工程通过了国家发改委验收，率先在国内完成了孤网24小时运行试验，为后续五岛工程建设积累了调试经验和运行数据。