日照东港区分布式发电提水余电并网探索

刘在玲 ，赵 敏 ，孔美玲

（1.日照市东港区三庄水利站，山东 日照 276800；2.日照市东港区水利局，山东 日照 276800）

日照市东港区2012年度小农水重点县陈疃镇高效节水灌溉项目区引进了风光互补发电提水技术，解决了扬水站用电问题，降低了灌溉合作社的运行成本。但是由于受灌溉季节的局限，造成部分清洁能源浪费，灌溉季节产生的电能可以带动水泵抽水，非灌溉季节产生的电能储存在容量有限的蓄电池中，清洁能源得不到充分利用。

经过反复论证研究，在东港区2013年度小农水重点县后村项目区皂户沟村新建风光互补发电提水余电并网系统一套，当风光能发出的电功率超过负荷需要时，多余的电力向电网供电。当风光能发出的电功率不满足负荷需要时，不足的电力由电网向用户补给。把风光互补发电系统并入电网，可以把分散不用的电能并入到电网，既解决了灌溉用电问题，又将产生的多余的电并入供电电网，打破了风光互补提水系统应用的限制条件，最大限度地利用清洁能源，同时发电带来的收入又保障了灌溉用水合作社的正常运转，起到了费省效宏的作用。

1 项目基本情况

东港区2013年度小农水重点县项目位于后村镇皂户沟村，利用现有地势高差优势，发展以后村镇龙口水库为水源的自压节水灌溉方式，茶叶灌溉形式采用倒挂式微喷灌。为提高水能的蓄存利用，新建高位水池1座，同时龙口水库主管道也与蓄水池连通，两处水源互为补充。

风光互补提水余电并网系统解决了装置利用率不高、效益费用比不高的问题。该系统建有电源、提水、并网3个系统，利用“零存整取”的方式，将塘坝内的水源，提到高位蓄水池，满足生产用水需求，对于余电进行并网供电，实现了生态、经济、社会效益的协调统一。

1.1 电源系统

将自然界的太阳能、风力两种清洁能源有机地组成一个发电系统，通过3台2000W水平轴风力发电机和40片200W光伏电池组件及蓄电池、离网逆变器，构成了风光互补的电源系统。

1.2 提水灌溉系统

该工程利用太阳能和风能互补发电，同时以它为动力，将塘坝中的水提取到山顶的蓄水池，然后借助地势高位落差，将水引流到各处的低位农田，最后采用滴灌、微灌等形式，对农作物实施高效灌溉。

1.3 并网系统

非灌溉季节，通过光伏并网逆变器将系统发出的电送往公共电网，达到充分利用风光资源的目的，盈利用于补贴灌溉合作社的运行，既降低了农民用水成本，又促进了经济的可持续发展。

2 系统的应用

分布式风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流负载组成，该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。

2.1 电力送出

1）接线并网。由用户风力、光伏发电站通过1回电缆将380V、50Hz交流电引入用户户内配电箱，输送到公共低压配电网，再由村变压器上传至10kV皂户沟支线，由皂户沟支线上传至崖头线，由崖头线上传至35kV马庄变电站。在用户风光发电站上端安装并网点计量表，对发电量进行计量；在用户配电箱上端安装接入点计量表，对上传电量进行计量。工程产权分界点设置在用户接入点计量表。

2）正弦波电压型逆变器的实现。把直流电能变换成交流电能的过程称之为逆变，它是整流的逆过程。通过逆变器，把电路的交流侧接到交流电源上，把直流电能经过直-交流变换，逆变成与交流电源同频率的交流电返送到电网上去。

2.2 设备研究选型

1）送出线路导线截面。风、光发电安装容量为14kWp，最大电流约为20A，根据电缆载流量，选用YJV22-1kV-3*8mm2的电缆。

2）断路器型式。通过短路电流计算及风光发电电流计算，决定断路器使用塑壳断路器，配置2组辅助触点、过电压脱扣器，具备短路瞬时、长延时保护功能、低电压闭锁合闸以及具备开断故障电流能力，具备电源端与负荷端反接能力。短路分段能力大于10kA。

2.3 系统自动化调度

1）调度关系及调度管理。光伏发电站模式为自发自用、余电上网，就近消纳，调度关系由相关调控中心根据项目具体情况进行确定。

工程的运营模式为自发自用、余电上网，就近消纳，并网点设置计量表，对发电量进行计量便于对发电量补贴；接入点设置计量表，便于对上网电量进行计量。

电能表采用静止式多功能电能表，至少具备双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能，具备电流、电压、电量等信息采集和三相电流不平衡监测功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过低压采集器远程通讯功能。计量表采集信息分别接入电网管理部门和光伏发电管理部门（政府部门和政府指定部门）电能信息采集系统，作为电量计量和电价补贴依据。

2）系统通讯。工程信息传输通过在用户电表箱内安装的负荷控制终端，接入现有集抄系统现有电量信息远传。无线接入时，应满足安全防护的要求。由供电公司相关部门确定。负荷控制终端采用220V交流电源供电。

3 应用效益

3.1 补贴工程维修经费，降低农民用水成本

通过余电并网，可以实现发电盈利，并补贴灌溉合作社的维修养护经费，降低农民用水成本，保障了农田灌溉设施的维修保养，促进了农田水利设施长期发挥效益。

3.2 为山丘区灌溉提水用电问题提供新思路

后村皂户沟风光电余并网提水工程建成后正常运作，带来较高的盈利效益。风光电余并网提水工程为西部山丘区提水工程电力配套问题，提供了新的发展思路，可促进当地水利工程建设地迅速发展。

3.3 减少了污染，保护了环境

按照国家统计局标准，1万kW·h电折合1.229t标准煤，经初步统计，后村皂户沟风光电余并网提水工程运行一年大约发电3.6万kW·h，可实现节约标准煤4.5t，同时减少污染排放1t碳粉尘、3.64t二氧化碳、0.11t二氧化硫、547.5kg 氮氧化物，减少了污染物的排放，同时，该系统控制微喷面积44.07hm2，年实现节水10万m3。

4 结语

通过应用分布式发电提水余电并网技术和节水灌溉技术，节约了能源，节约了水资源，对于改善生态有重要意义。新技术和新品种的推广应用，将大大提高劳动生产率和土地产出率，促进农业生产向深度和广度发展，极大推动项目区农业结构调整步伐，促进农村经济可持续发展。符合农村发展实际和工程需要，具有良好的景观效益，有较好的应用前景。