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(lián)網(wǎng)和離網(wǎng)。

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(lián)網(wǎng)。例如舟山群島地區(qū)的舟山主網(wǎng)通過220kV和110kV海纜與大陸電網(wǎng)相連；嵊泗電網(wǎng)通過±50kV直流海纜與上海電網(wǎng)互聯(lián)，與舟山主網(wǎng)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(wǎng)。

聯(lián)網(wǎng)型

聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)工程在兩方面發(fā)揮了重要作用：一是聯(lián)網(wǎng)工程相當程度上解決了長期困擾海南電網(wǎng)的“大機小網(wǎng)”難題，海南電網(wǎng)“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(lián)網(wǎng)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(wǎng)對網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)型

海島離網(wǎng)供電的趨勢肯定還是以可再生能源為核心的微電網(wǎng)。

按照這些海島獨立電網(wǎng)規(guī)模，可劃分小型（數(shù)百千瓦）、中型（兆瓦級）與大型海島電網(wǎng)。

對于小型獨立電網(wǎng)，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(wǎng)，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(wǎng)的經濟性；對于大型海島電網(wǎng)，其主要目標是檢驗兆瓦級風/光電接入后對原有海島電網(wǎng)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(wǎng)體系結構圖

海島如果未與大陸主電網(wǎng)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(tǒng)在內的全新分布式供電系統(tǒng)，與海島原有的柴油發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)輸配系統(tǒng)集成為一個智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，將是解決離網(wǎng)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(tǒng)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(lián)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(jù)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)設計要實現(xiàn)“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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)，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?shù)氐娘L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(jù)。

海島風光互補發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)中各節(jié)點仍大多采用傳統(tǒng)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(shù)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(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)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(xiàn)在，采用模塊化設計，易于現(xiàn)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(tǒng)，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(jù)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(wǎng)、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(jù)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。

上海 | 石家莊 | 邯鄲 | 蘇州