青藏地區地廣人稀，部分州、縣距離大電網近1000千米，是我國電力供應中難度最大的“最后一公里”。
為解決這一難題，2007年，中國電力科學研究院牽頭，充分利用青藏地區光伏發電、風電、小水電及混合儲能，克服了一系列關鍵技術挑戰，構建了“供電質量好、抗擾能力強、自動程度高、建設調試易”的可再生能源供電系統，有效解決了項目應用地區的供電問題。1月10日，“青藏地區可再生能源獨立供電系統關鍵技術及工程應用”獲國家科學技術進步獎二等獎。
克服技術環境雙重考驗
青藏地區地廣人稀、生態脆弱，全部依靠大電網供電難度極大。一些無電缺電地區主要依靠小水電、柴油發電或小型獨立光儲電站供電。然而，受高海拔環境與長達半年的枯水期影響，供電效率低、成本高，供電可靠性和電能質量低，年供電小時數不足3000小時。州、縣政府所在地只能按照負荷重要程度定時分片供電，嚴重影響了這些地方居民的日常生活和經濟社會發展。
采用大電網延伸建設的方式難度大、投資高。那么，是否可以借鑒樓宇、園區等微電網經驗，利用青藏地區豐富的太陽能、風能和小水電資源構建可再生能源獨立供電系統，實現無電缺電地區自給自足？
“青藏地區可再生能源獨立供電系統是以高比例波動性電源長距離供電為場景、以高度電力電子化為特征的特殊弱電網，與樓宇、園區、村鎮等并網型微電網和海島獨立型微電網有顯著差異。控制、保護、自主運行與施工調試難度大，常規微電網技術無法滿足要求。”項目第二完成人、中國電科院首席專家劉純介紹。在海拔4000多米的青藏高原建設可再生能源獨立供電系統面臨著技術與環境的雙重挑戰。
2007年11月，在國家自然科學基金重點項目“分布式發電微網系統運行控制與保護關鍵技術研究”、863計劃“多能互補微型電網的并網、控制和能量管理技術”、國家電網公司科技項目“可再生能源多能互補供電系統關鍵技術研究”等項目的支持下，由中國電科院、合肥工業大學、國電南瑞、北京科諾偉業、陽光電源、國網西藏電力等單位組成的項目團隊開始了可再生能源獨立供電系統整體方案設計、運行控制保護、自主化運行維護等技術的研究。
項目成果應用推廣效果顯著
2015年11月，項目團隊歷時8年，攻克了可再生能源獨立供電系統寬頻帶控制、故障隔離與穿越、自主協同運行等關鍵技術，研發了光伏儲能變流器、控制保護裝置、能量管理系統、遠程運維平臺，形成了具有自主知識產權的可再生能源獨立供電核心技術及系列產品。“電能質量好、抗擾能力高、自主運行強、施工調試快”的獨立供電系統落地青藏高原。
項目共建成4個獨立供電系統，解決了噶爾、日土、扎達、革吉、措勤、尼瑪、玉樹7個州、縣，近50萬平方千米50多萬人的用電問題。項目應用地區年供電小時數從不足3000小時提升到8700小時以上，供電可靠性達到藏中電網同等水平。
“項目建設前，由于電力短缺，措勤縣居民主要靠燒牛糞取暖。有了這個供電系統后，他們可以用電采暖、做飯，還能看上電視，用上更多的家用電器，極大地提高了生活質量。”項目第一完成人、中國電科院新能源研究中心主任、新能源與儲能運行控制國家重點實驗室主任王偉勝說。
2018年5月，中國電機工程學會在拉薩組織召開了項目技術鑒定會，專家組評價：“項目研究、開發、構建了廣域高海拔可再生能源供電系統，在多電壓源頻率協調控制、多源穩定域分析方法、故障穿越與快速恢復控制、全景可視化運維等方面處于國際領先水平。”
目前，項目主要成果推廣至新疆榮和獨立供電系統、青海祁連縣光儲獨立供電系統等全國35個大容量可再生能源微電網工程，為未來高比例可再生能源電力系統的構建和運行提供了寶貴經驗。同時，項目研發的關鍵裝置和系統出口至印度、巴基斯坦等國家，為解決“一帶一路”沿線無電缺地區供電問題提供了參考。
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