供给侧细节设计

分布式光伏系统

 (3MW+分布式光伏系统)

我们参考现实生活中的光伏系统。

3MW屋顶分布式光伏发电项目可研报告-20210619094019.pdf-原创力文档 (book118.com)

此光伏系统所在地宁波水平面年总辐射量为1283.1kwh·m-2·a-1，光伏系统装机量为3.135MWp

光伏年发电量 = 光伏发电量 * 装机容量

老虎滩街道根据Solargis数据

PVOUT（光伏发电量）为1448.1kWh/kWp，以此数据计算，年发电量为4.53948MkWh。

GHI（水平面总辐射量）为1481.8MkWh/m2，以此数据进行等比例放大，年发电量约为3.527MkWh，如果考虑GHI的测量误差，年发电量在3.1743MkWh和3.8797MkWh之间浮动。

鉴于根据PVOUT的估算数据和根据GHI的估算数据差距较大，本小组认为有以下几点原因

此光伏系统受制于经济因素，并未达到最高效能。

根据宁波市, 中国 - 气候和每月天气预报 (weather-atlas.com)统计数据，光伏系统所在地宁波年降雨天数达157.6天，2021年宁波降雨169天，而大连市年降雨天数仅为72.5天，考虑到降雨期间光照的浪费，光伏系统在大连运行的效率应高于宁波。

因此本小组采取以下解决方案。

1.优化光伏板分布，大连地区光伏最佳倾角为34°，我们调节光伏系统的倾角到最佳倾角，来优化光伏系统的效率。

2.使用超导电缆，从而进一步减少输电损耗。

3.我们使用棱镜进行聚光处理，增加光伏板处的光照强度。

4.我们将一部分太阳能板替换为钙钛矿太阳能电池。澳大利亚国立大学The Duong等将4-甲基苯乙基氯化铵(4M-PEACl)加入到无MA的钙钛矿前体中，导致体质量大大提高，获得了具有30.3%冠军效率的四端堆叠钙钛矿-硅串联太阳能电池，高于目前的光伏电池。为了保证系统的稳定性，我们只更换10%的太阳能电池并储存部分先进钙钛矿太阳能电池，待实验后再加装。

经过这些分析和处理后，本太阳能系统可以稳定输出超过4Mkwh/y的电能。

本太阳能系统电池板面积约为26000m2，远小于屋顶实际面积，支持设备等可以不占用屋顶面积，本太阳能系统拥有良好的放风、防雨、防震设计，适配厂房屋顶，可以较好地安装于我们的世界。

本太阳能系统采用10kV线路并入电网，本世界采取的超导线路每条容量可达35kV。

 “风神”风电系统

本世界共有两套风力发电系统，分别为一台5.5S-172型永磁直驱风电机组和一台1.5MW风力机组。每年共可提供14.5Mkwh清洁电能。

5.5S-172型永磁直驱风电机组 单机容量为6MW

与机组配套的叶片，是东方风电最新研制、具有完全自主知识产权的一款超长柔性叶片，采用分区设计并应用新材料，有效降低叶片载荷和重量；通过叶尖及梁帽结构铺层设计，解决了超长柔性叶片因刚度减小带来的叶片气弹问题。

机组结构设计紧凑，解决陆上超大型风电机组运输尺寸限制问题，降低运输成本；采用大仰角大锥角结构及叶片净空距离监测反馈控制系统，解决了超长柔性叶片塔架净空难题；应用新型叶根法兰结构，进一步提高叶片及变桨轴承的可靠性。

机组采用双回路电气系统设计，可实现单回路独立运行；采用全功率变流器，三电平单柜双回路结构，结合环流抑制算法，实现变流器单回路冗余控制，提升利用率与发电率；应用新型扭缆滑环技术，解决传统偏航扭缆方式带来的动力电缆故障等问题，进一步提升机组安全可靠性。

机组主控制系统采用分布式IO和光纤通讯设计，应用移动调试工具，具备强大的扩展能力、环境适应性和抗干扰能力，测试维护智能便捷。变桨控制系统采用高可靠性全集成驱动器，独立冗余安全链设计，搭配全生命周期免维护设计，更智能、更安全、更稳定。

大连地区的风电有效时数为6567h·a^-1，年有效风功率功率密度为166 W·m^-2。

我们采用辽宁大连市普兰店区陆上风电Ⅰ项目作为参照，该项目装机总容量为300MW，拟安装风机60台单机容量为5MW的风电机组，同时配备10%容量比例、4小时的储能装置，总容量为30MW/120MWh。还将建设1座220kV升压站，12回35kV集电线路，每回集电线路均接至220kV升压站35kV配电装置。2023年底前，该项目预计可实现全容量并网发电。投入运营后，年上网电量可达750,000MWh。

普兰店区的风电情况与我们的世界相近，可以作为借鉴。

按照此比例，我们的大风电机组每年可发电15Mkwh，我们作保守估计12Mkwh。

为了增加系统的冗余量，我们增加一座1.5MW风力机型，每年至少可以输出2.5Mkwh的能量。

我们为风电留出充足的冗余空间，来弥补新能源不稳定性高的缺点。

我们的风电采取了先进结构，减少了维护时间，我们配备一支10人左右的维护分队，在少风期进行维护。

 “源流”输电系统

我们使用超导电缆来尽可能大地减少输电过程中的损耗。

目前上海已经投放35千伏公里级超导电缆，电缆容量与我们的风电机组相契合。

超导输电的原理是在零下196摄氏度的液氮环境中，利用超导材料的超导特性，使电力传输介质接近于零电阻，电能传输损耗趋近于零，从而实现低电压等级的大容量输电。

一条35千伏超导电缆就能达到传统220千伏电缆的输送容量，可以替代8～9条相同电压等级传统电缆，和过去相比，可节省70%的地下管廊空间。同时，一公斤超导电缆能完成77公斤普通电缆的输电量，可以大大节省传统铜材用量，经济效益十分可观。超导电缆更加节省空间。

我们的工业设施可以提供超导电缆需要的液氮等。

用电调节系统细节设计

储能技术

在本世界的小型储能电站我们采用锂电池储能技术，建立总量为0.30Mkwh的储能库，可以满足世界6天的能源需求。大连少有连续阴雨天，6天储能量在绝大多数情况下可以支持世界运行。

我们采用集装箱式锂电池储能系统

1MWh集装箱式储能系统 - 豆丁网 (docin.com)

一个集装箱的体积大概为76.8立方米

由300个集装箱组成储能序列，考虑冗余空间，占用空间3.5万立方左右。

我们建立小型氢能储能系统，参考张家口200MW/800MWh 氢储能发电工程。

张家口200MW/800MWh 氢储能发电工程是220kV氢气储能发电站,装机容量为200MW/800MWh,配置两台240MVA主变压器，以220kV电压等级并网发电。其中整个发电区由80套1000Nm3/h大型电解水制氢装置、96套吸放氢金属固态储氢装置、384台640kW燃料电池模块、以及逆变、升压电气设备组成的大型制氢储氢、发电系统。

氢能的储能效率为30%左右，能量密度极高，液态氢达2535KWH/立方米。因此氢能适合作为第二备选储能方案。

针对风能与光能的不稳定性，本组与同样地处大连的“高考命题组”经过协商后决定将双方电网合并，建设中央电站，并共同指定了两级能源应急方案：

一级应急方案：双方共同建设大型蓄电站，著能方式主要包括液氢储能与锂电池储能，预计将打造能正常供应两个世界至少2~4周的蓄电站。

二级应急方案：在大型蓄电站仅剩能维持供电一周的时候，启动燃油发电站进行紧急供电（双方决定将共同建设渤海海上油井）。

智慧能源系统

采取人工智能技术智能预测耗电量，调节储能策略，在用电量即将增大时偏向使用锂电池储能，在短期内用电量不会突然增大且发电量较多时，偏向使用氢能蓄能。

通过统计之前的数据进行耗能的智能评估，警示可能故意浪费能源的用户，并纳入世界的信誉系统。

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