天氣逐漸轉暖，好多小伙伴們都進入了度假模式，美麗的海島往往都是度假的天堂，但是供電問題與大陸相比存在許多問題。究竟采取哪種供電方式才是最合理的呢？下面小編就帶你一探究竟。
一般來說，海島供電模式主要分為兩種：聯網和離網。
對于中大型群島而言，由于對電力需求總量和可靠性均有較高的要求，因此往往通過海纜與大陸聯網。例如舟山群島地區(qū)的舟山主網通過220kV和110kV海纜與大陸電網相連；嵊泗電網通過±50kV直流海纜與上海電網互聯，與舟山主網通過110kV海纜互連。而對于其他偏遠小島而言，由于最大負荷有限、輸送距離較遠、島嶼面積狹窄，鋪設海纜在技術與經濟方面需要付出更大代價，因此更需要圍繞可再生能源為核心，開發(fā)清潔可靠的海島電網。
聯網型
聯網型的海島電力輸送一般需要敷設海底電纜，但有時距離不太遠時也需要考慮架空大跨越，需要做技術經濟比較。
2009年6月30日投運的海南跨海聯網一回500千伏交流工程，是我國第一個超高壓、長距離、大容量海底電纜工程。
該聯網工程在兩方面發(fā)揮了重要作用：一是聯網工程相當程度上解決了長期困擾海南電網的“大機小網”難題，海南電網“N-1”故障穩(wěn)態(tài)頻率波動幅度從±0.5Hz降低到±0.2Hz；二是聯網工程釋放了海南300MW瓦級機組的發(fā)電能力，減少了海南電網對網內發(fā)電備用容量的需求，有助于海南水電、風電等清潔能源的充分利用。
雖然聯網工程能夠確保供電的可靠性，但也存在一些不足。
1）建設費用驚人。聯網一期工程設計輸電容量為600MW，由于海底電纜采購價的增加，工程總投資大幅增加，由可研階段批復的約12億元增加到實際投資約25億元。
2）運行維護困難。海纜故障判別與定位、封堵與打撈、電纜頭接續(xù)等搶修關鍵技術被國外幾家公司壟斷，工程采用的充油式海纜只能由耐克森公司修復，國內尚無具備海纜搶修技術和能力的單位。一旦出現海纜損壞事故，兩端的油罐通過海纜中心的油道不斷向外冒油，以防止海水滲入導致整根電纜報廢，需要盡快找到故障點實施封堵與打撈。
離網型
海島離網供電的趨勢肯定還是以可再生能源為核心的微電網。
按照這些海島獨立電網規(guī)模，可劃分小型（數百千瓦）、中型（兆瓦級）與大型海島電網。
對于小型獨立電網，由于使用的內燃發(fā)電機慣性與備用容量均較小，因此限制了可再生能源的接入，對儲能設備的特性與容量也有較高要求；而對于中型獨立微網，由于一般采用了多臺內燃發(fā)電機，可借助旋轉發(fā)電設備自身的慣性吸收部瞬時變動，有利于減少儲能設備容量，增強對風電和光電的接納能力，提高整個海島電網的經濟性；對于大型海島電網，其主要目標是檢驗兆瓦級風/光電接入后對原有海島電網的影響，以及利用多種儲能裝置抑制光伏發(fā)電波動性的可能性。
▲典型海島微網體系結構圖
海島如果未與大陸主電網鏈接，一般情況用電普遍需要依靠島上的自備柴油發(fā)電機組，居民無法獲得穩(wěn)定可靠的電能，且對環(huán)境污染較大，對海島居民的生產生活和海島經濟的長遠發(fā)展造成極大影響。
打造包括太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、海浪發(fā)電和蓄電池儲能系統在內的全新分布式供電系統，與海島原有的柴油發(fā)電系統和電網輸配系統集成為一個智能微電網系統，將是解決離網型海島用電難問題的有效途徑。接下來就對在海島上應用的新能源發(fā)電系統逐一進行剖析。
光伏發(fā)電
海島，尤其是我國西沙、南沙群島的島礁，自然環(huán)境特別嚴酷：高溫、高濕、高鹽霧，金屬設施在“天然腐蝕箱”環(huán)境中受腐蝕嚴重，即使是不銹鋼器件也不能幸免。海島光伏發(fā)電建設，設施設備防腐是首先必須解決的問題。在實際工程中，將光伏組件框架整體深度氧化加工工藝，可以解決邊框截斷處防腐能力薄弱的問題。此外，采取的措施還包括：做好組件邊框和支架問的原電池防腐蝕隔離；電子電力線路板和裸露接頭處涂敷823防腐漆；配電裝置防護等級選用IP65以上。
在我國南海，臺風頻繁，風力超強。光伏組件安裝在屋頂上，設計人員必須對光伏發(fā)電設施的防護予以足夠重視。施工階段，要注意將光伏組件框架和屋頂結構緊密聯接固定，不能簡單支撐固定在屋頂上，框架和屋頂之間不能留有空隙。光伏組件框架用材要有足夠厚度和強度。根據實踐經驗，框架板厚不宜小于2．5mm，戶外配電箱箱體宜為3mm厚的不銹鋼并加防腐漆涂敷。
光伏發(fā)電系統結構設計應盡可能降低運輸、施工、安裝難度。運上海島的所有系統設備、器材須由大船運至海島附近，在海上倒駁至小船轉運，風大浪高條件下兩條船均處于漂浮狀態(tài)，不僅組織實施難度較大，而且危險系數較高；此外，海島施工機具條件有限，施工、安裝困難重重。因此，海島光伏發(fā)電系統建設方案要綜合考慮運輸、安裝、工藝所需配套的設施設備，裝置應盡可能實現小型化、組裝化，單體設備最大重量不宜超過1 t，確保既能滿足設計需要，又便于施工、安裝。系統設計要實現“傻瓜”化、模塊化。
島上的人員往往專業(yè)技術力量有限，只能從事日常簡單操作，對設備的檢修維護較為困難。系統設計要盡量提高靈活性、可靠性和維修互換性。建議故障后直接更換模塊維持運行，減少使用維護技術復雜、難度大的設備，優(yōu)先選用可靠性高、維護簡單的設備。
風力發(fā)電
風力發(fā)電可與光伏發(fā)電實現互補，但自然風波動很大。極不穩(wěn)定，風能發(fā)電時有時無，電壓時高時低，因此風光互補發(fā)電必須建立一個穩(wěn)壓系統，以確保其正常供電。此外，由于低于3m／S的風速能量太小，沒有利用價值，而風速大于20 m／s時對風力發(fā)電機的破壞性很大，又很難利用，所以海島通常只對3 20 m／s的風加以開發(fā)，小型風力發(fā)電機組啟動風速較低，一般3 m／s以上就能發(fā)電。
海島風力發(fā)電設計要注重安全可靠和環(huán)境適用性，必須保證在一些極端情況下能經受住考驗，避免大風天氣葉片“不翼而飛”，以及頻繁更換零配件情況的發(fā)生。海島風力發(fā)電一般選用水平軸高速螺旋槳式三相交流發(fā)電機。功率10 kW 以下。所發(fā)的三相交流電經安裝于控制器中的整流裝置后輸出直流電，匯入直流母排。此種風力發(fā)電機具有結構簡單、低速發(fā)電性能好、便于安裝和維護等優(yōu)點，尤其是對海島無線通信干擾要比直流發(fā)電機小得多。相同功率的風力發(fā)電機。當啟動和額定風速不一樣時。在同等環(huán)境下其輸出功率差距較大。因此風力發(fā)電機選型最重要的考慮因素是使其設計風速值與當地的風能資源匹配，與之達到最大吻合，不可簡單地用風機“銘牌”標定的額定功率值直接作為選配依據。
海島風光互補發(fā)電系統設備大都安裝于室外，具備濕、高聳、突出等易受雷擊特征，尤其是風力發(fā)電機塔架、風輪和輪轂高度至少十幾米，遭受雷擊屢見不鮮。特別是在海島，伴隨電閃雷鳴釋放出巨大能量，不僅造成光伏組件、風力發(fā)電機葉片損壞，而且常常引起發(fā)電系統過電壓，造成發(fā)電機擊穿、控制設備燒毀、電氣設備損壞等事故，甚至危及人身安全。因此 籌劃系統建設方案時應注意做好防雷設計。
海浪發(fā)電
相比風能與太陽能技術,波浪能發(fā)電技術要落后十幾年。但是波浪能具有其獨特的優(yōu)勢,波能能量密度高,是風能的4~30倍;相比太陽能,波浪能不受天氣影響。波浪能發(fā)電電源是利用波浪發(fā)電制作成的電源,為海洋傳感節(jié)點供電具有諸多優(yōu)點：
1）波浪能分布廣泛且儲量巨大,可就地取能。
2）波浪發(fā)電裝置受海況與氣候影響較低。研究利用波浪能發(fā)電,為海洋無線傳感器節(jié)點提供長期的能量供給,具有十分重要的意義。
風與海面作用產生海浪，海浪能是以動能形式表現的水能資源之一。1977年，有人對世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪進行推算，認為全球海浪能功率約為700億千瓦，其中可開發(fā)利用的約為25億千瓦，與潮汐能相近。海浪中蘊藏有如此豐富的能量，如將海浪的動能轉化為電能，使制造災難的驚濤駭浪為人類服務，是人們多年來夢寐以求的理想。
面臨的問題
波浪能裝置的總發(fā)電效率大都比較低,提高裝置各級能量轉換結構轉換效率問題需要亟待解決。目前,波浪能發(fā)電仍存在諸多問題,如制造成本昂貴、裝置可靠穩(wěn)定性及并網等。波浪能發(fā)電難以與常規(guī)能源相競爭,但是對于不便于應用常規(guī)能源的場合,波浪發(fā)電在一定程度上具有特有的優(yōu)越性與生命力。當前,海洋無線監(jiān)測傳感網中各節(jié)點仍大多采用傳統化學電池供電,但是化學電池的使用壽命有限,需定期更換。惡劣復雜的海洋環(huán)境給數ift龐大的傳感器節(jié)點電池更換造成了極大的困難,然而化學電池能量一旦耗盡,傳感器節(jié)點無法正常工作,將會影響整體傳感器網絡的性能。
為解決一直困擾著海浪發(fā)電機設計和建造的各種問題，制造更先進的海浪發(fā)電機，歐洲海洋能源中心在英國政府的資助下建立了奧克尼海浪發(fā)電試驗場。該試驗場中安裝有抗風暴的系泊設備和鎧裝電纜，使得安裝和測試海浪發(fā)電機變得方便而廉價。現在，在奧克尼海浪發(fā)電試驗場，歐洲海洋能源中心能同時安裝四臺海浪發(fā)電機，研究人員能夠同時對不同的海浪發(fā)電機進行直接比較，這樣就有可能挑選出最好的海浪發(fā)電機，從而以很低的成本產生出更多的電能。進一步說，在試驗場里還有與電網相連的接入口，這樣一來，實驗測試用的海浪發(fā)電機在開始試驗時就可能為研制者帶來收益，從而降低了研制成本。
奧克尼海浪發(fā)電試驗場的第一個用戶可能是“海蛇”。“海蛇”是英國海洋電力設備公司研制的一款海浪發(fā)電機的別稱。該公司正在利用歐洲海洋能源中心建造的750千瓦的“海蛇”海浪發(fā)電機的樣機。“海蛇”的設計壽命為 15－20年，能經受住百年一遇的巨浪的沖擊。
海上浮動核電站
相比于以上供電方式，海上浮動核電站是近幾年才發(fā)展起來的。這種小型的、可移動式的核電站將陸上核電站的縮小版安裝在船舶上，既可為偏遠島嶼供應安全、有效的能源供給，也可為遠洋作業(yè)的海上石油、天然氣開采平臺提供電力、熱力和淡水資源，有用電需求時將電站拉過來，不需要便可用船將電站拉走。
提到海洋、核電站，很多人往往想到的還是其安全性。海上浮動核電站（也稱浮動堆）究竟安不安全？其實，離岸小型模塊化浮動堆的安全性優(yōu)于目前在運的陸基核電站。首先，浮動堆功率較小，設計上采用更先進的理念，本身固有的安全性就很高。浮動堆處于遠離陸地的海上，不易受地震和海嘯影響，即便發(fā)生地震，震源的地震波也不會被海水傳遞。而且海洋本身也可以作為一個應急的散熱器，在極端事故情況下，浮動堆可將海水引入船體內，阻止堆芯熔化進程，保證反應堆安全。由于浮動平臺體積小，它們可被牽引到專門的場所進行集中維護和處理。
浮動核電站的技術原理其實并不神秘，只是將原本建造在陸地上的核電站安裝在船舶平臺上。但是，由于陸地和海上條件差異很大，相關的技術要求不盡相同，海上浮動核電站的設計、建造和運行都面臨特殊的技術難題。
目前，中廣核正在開展ACPR50S小型堆示范項目的初步設計工作，預計2017年啟動示范項目建設，2020年建成發(fā)電。
ACPR50S海上小型堆的技術先進性體現在，采用模塊化設計，易于現場安裝、運行及換料檢修；緊湊型布置，反應堆壓力容器與蒸汽發(fā)生器之間采用短套管連接，基本消除大破口事故發(fā)生；基于大型壓水堆成熟經驗開展小型化設計，依托成熟核級設備供應鏈。
ACPR50S海上小堆采用全非能動安全系統，半潛式深吃水設計，海水可作為最終熱阱，安全性上超過了三代核電安全標準。根據用戶需求提供特定的熱力及電力供應，小型堆可廣泛應用于偏遠海島中小型電網、海水淡化、工業(yè)供熱、居民供暖等領域。
由于海上浮動小型堆換料檢修周期長，可長期運行、持續(xù)不斷地進行電能、熱能、海水淡化等綜合能源供給，用于海上資源開發(fā)時比利用柴油發(fā)電機實惠得多。后者不僅功率小，且燃料補給困難、使用維護成本高。
在一些特殊需求上，比如為海島供電，柴油發(fā)電機的電價高達每度電5塊錢，小堆在經濟上就有很好的競爭力。據相關資料，目前渤海海上石油開采所需能源為原油或有限的伴生氣，原油發(fā)電成本大約2.0元/千瓦時，而海上核能發(fā)電成本約0.9元/千瓦時 。
一旦海上浮動核電站能夠成熟應用，將成為海上最強的移動電源，可有效解決偏遠島礁供電問題。
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