劉在玲 ，趙 敏 ，孔美玲

（1.日照市東港區(qū)三莊水利站，山東 日照 276800；2.日照市東港區(qū)水利局，山東 日照 276800）

日照市東港區(qū)2012年度小農(nóng)水重點縣陳疃鎮(zhèn)高效節(jié)水灌溉項目區(qū)引進了風光互補發(fā)電提水技術(shù)，解決了揚水站用電問題，降低了灌溉合作社的運行成本。但是由于受灌溉季節(jié)的局限，造成部分清潔能源浪費，灌溉季節(jié)產(chǎn)生的電能可以帶動水泵抽水，非灌溉季節(jié)產(chǎn)生的電能儲存在容量有限的蓄電池中，清潔能源得不到充分利用。

經(jīng)過反復論證研究，在東港區(qū)2013年度小農(nóng)水重點縣后村項目區(qū)皂戶溝村新建風光互補發(fā)電提水余電并網(wǎng)系統(tǒng)一套，當風光能發(fā)出的電功率超過負荷需要時，多余的電力向電網(wǎng)供電。當風光能發(fā)出的電功率不滿足負荷需要時，不足的電力由電網(wǎng)向用戶補給。把風光互補發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)，可以把分散不用的電能并入到電網(wǎng)，既解決了灌溉用電問題，又將產(chǎn)生的多余的電并入供電電網(wǎng)，打破了風光互補提水系統(tǒng)應用的限制條件，最大限度地利用清潔能源，同時發(fā)電帶來的收入又保障了灌溉用水合作社的正常運轉(zhuǎn)，起到了費省效宏的作用。

1 項目基本情況

東港區(qū)2013年度小農(nóng)水重點縣項目位于后村鎮(zhèn)皂戶溝村，利用現(xiàn)有地勢高差優(yōu)勢，發(fā)展以后村鎮(zhèn)龍口水庫為水源的自壓節(jié)水灌溉方式，茶葉灌溉形式采用倒掛式微噴灌。為提高水能的蓄存利用，新建高位水池1座，同時龍口水庫主管道也與蓄水池連通，兩處水源互為補充。

風光互補提水余電并網(wǎng)系統(tǒng)解決了裝置利用率不高、效益費用比不高的問題。該系統(tǒng)建有電源、提水、并網(wǎng)3個系統(tǒng)，利用“零存整取”的方式，將塘壩內(nèi)的水源，提到高位蓄水池，滿足生產(chǎn)用水需求，對于余電進行并網(wǎng)供電，實現(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1.1 電源系統(tǒng)

將自然界的太陽能、風力兩種清潔能源有機地組成一個發(fā)電系統(tǒng)，通過3臺2000W水平軸風力發(fā)電機和40片200W光伏電池組件及蓄電池、離網(wǎng)逆變器，構(gòu)成了風光互補的電源系統(tǒng)。

1.2 提水灌溉系統(tǒng)

該工程利用太陽能和風能互補發(fā)電，同時以它為動力，將塘壩中的水提取到山頂?shù)男钏?，然后借助地勢高位落差，將水引流到各處的低位農(nóng)田，最后采用滴灌、微灌等形式，對農(nóng)作物實施高效灌溉。

1.3 并網(wǎng)系統(tǒng)

非灌溉季節(jié)，通過光伏并網(wǎng)逆變器將系統(tǒng)發(fā)出的電送往公共電網(wǎng)，達到充分利用風光資源的目的，盈利用于補貼灌溉合作社的運行，既降低了農(nóng)民用水成本，又促進了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

2 系統(tǒng)的應用

分布式風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流負載組成，該系統(tǒng)是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

2.1 電力送出

1）接線并網(wǎng)。由用戶風力、光伏發(fā)電站通過1回電纜將380V、50Hz交流電引入用戶戶內(nèi)配電箱，輸送到公共低壓配電網(wǎng)，再由村變壓器上傳至10kV皂戶溝支線，由皂戶溝支線上傳至崖頭線，由崖頭線上傳至35kV馬莊變電站。在用戶風光發(fā)電站上端安裝并網(wǎng)點計量表，對發(fā)電量進行計量；在用戶配電箱上端安裝接入點計量表，對上傳電量進行計量。工程產(chǎn)權(quán)分界點設置在用戶接入點計量表。

2）正弦波電壓型逆變器的實現(xiàn)。把直流電能變換成交流電能的過程稱之為逆變，它是整流的逆過程。通過逆變器，把電路的交流側(cè)接到交流電源上，把直流電能經(jīng)過直-交流變換，逆變成與交流電源同頻率的交流電返送到電網(wǎng)上去。

2.2 設備研究選型

1）送出線路導線截面。風、光發(fā)電安裝容量為14kWp，最大電流約為20A，根據(jù)電纜載流量，選用YJV22-1kV-3*8mm2的電纜。

2）斷路器型式。通過短路電流計算及風光發(fā)電電流計算，決定斷路器使用塑殼斷路器，配置2組輔助觸點、過電壓脫扣器，具備短路瞬時、長延時保護功能、低電壓閉鎖合閘以及具備開斷故障電流能力，具備電源端與負荷端反接能力。短路分段能力大于10kA。

2.3 系統(tǒng)自動化調(diào)度

1）調(diào)度關(guān)系及調(diào)度管理。光伏發(fā)電站模式為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，就近消納，調(diào)度關(guān)系由相關(guān)調(diào)控中心根據(jù)項目具體情況進行確定。

工程的運營模式為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，就近消納，并網(wǎng)點設置計量表，對發(fā)電量進行計量便于對發(fā)電量補貼；接入點設置計量表，便于對上網(wǎng)電量進行計量。

電能表采用靜止式多功能電能表，至少具備雙向有功和四象限無功計量功能、事件記錄功能，具備電流、電壓、電量等信息采集和三相電流不平衡監(jiān)測功能，配有標準通信接口，具備本地通信和通過低壓采集器遠程通訊功能。計量表采集信息分別接入電網(wǎng)管理部門和光伏發(fā)電管理部門（政府部門和政府指定部門）電能信息采集系統(tǒng)，作為電量計量和電價補貼依據(jù)。

2）系統(tǒng)通訊。工程信息傳輸通過在用戶電表箱內(nèi)安裝的負荷控制終端，接入現(xiàn)有集抄系統(tǒng)現(xiàn)有電量信息遠傳。無線接入時，應滿足安全防護的要求。由供電公司相關(guān)部門確定。負荷控制終端采用220V交流電源供電。

3 應用效益

3.1 補貼工程維修經(jīng)費，降低農(nóng)民用水成本

通過余電并網(wǎng)，可以實現(xiàn)發(fā)電盈利，并補貼灌溉合作社的維修養(yǎng)護經(jīng)費，降低農(nóng)民用水成本，保障了農(nóng)田灌溉設施的維修保養(yǎng)，促進了農(nóng)田水利設施長期發(fā)揮效益。

3.2 為山丘區(qū)灌溉提水用電問題提供新思路

后村皂戶溝風光電余并網(wǎng)提水工程建成后正常運作，帶來較高的盈利效益。風光電余并網(wǎng)提水工程為西部山丘區(qū)提水工程電力配套問題，提供了新的發(fā)展思路，可促進當?shù)厮こ探ㄔO地迅速發(fā)展。

3.3 減少了污染，保護了環(huán)境

按照國家統(tǒng)計局標準，1萬kW·h電折合1.229t標準煤，經(jīng)初步統(tǒng)計，后村皂戶溝風光電余并網(wǎng)提水工程運行一年大約發(fā)電3.6萬kW·h，可實現(xiàn)節(jié)約標準煤4.5t，同時減少污染排放1t碳粉塵、3.64t二氧化碳、0.11t二氧化硫、547.5kg 氮氧化物，減少了污染物的排放，同時，該系統(tǒng)控制微噴面積44.07hm2，年實現(xiàn)節(jié)水10萬m3。

4 結(jié)語

通過應用分布式發(fā)電提水余電并網(wǎng)技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)約了能源，節(jié)約了水資源，對于改善生態(tài)有重要意義。新技術(shù)和新品種的推廣應用，將大大提高勞動生產(chǎn)率和土地產(chǎn)出率，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向深度和廣度發(fā)展，極大推動項目區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，促進農(nóng)村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。符合農(nóng)村發(fā)展實際和工程需要，具有良好的景觀效益，有較好的應用前景。