青岛大学自动化学院“智慧新能源”团队在灵山岛开展实践活动

2016年,国家能源局出台了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,提出了新能源相关任务,为促进可再生能源生产的智能化,促进集中式和分布式储能的协调发展。未来的能源互联网是建立在智能电网的基础上,建立一个集中式分布式协作电力网络,这有必要把风力发电或光伏发电接入,但是在自然条件和自身限制下,单一的风力发电和光伏发电都具有无法满足需要的缺点。而从风和光的特点看,风力发电和光伏发电有相互弥补的潜力。例如中午太阳辐射强烈时,风速通常很小,良好的互补性可以利用到风和光的发电系统中,建立风能和太阳能的混合系统,有效地结合太阳能电池、风力机、储能设备和控制系统,提高新能源系统供电的稳定性与经济性。因此,随着能源互联网的提出,风光互补发电系统的研究和设计具有新层次的意义。

灵山岛是我国第三、北方第一高岛,位于山东省青岛市西海岸新区。岛上有3个行政村,12个自然村,常驻人口2300余人,主要从事渔业生产、海产品养殖和旅游业。

一直以来,居民用电主要通过长约13千米的海底电缆——10千伏灵山岛甲线传输,用电成本高。近年来旅游业发展迅猛,家家几乎都开设农家宴,双休日都有3000以上游客入岛,岛上用电量剧增,岛上供电设施难以满足岛上用电需求。所以发展适合海岛的新能源发电配套设备对于灵山岛具有重要意义。

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2019年7月至8月,“三下乡”暑期实践活动期间,在于宏老师指导下,青岛大学自动化学院的团队“智慧新能源”赴灵山岛关于岛用新能源路灯探究设计调研团队赶赴青岛灵山岛,主要任务是了解灵山岛的用电、照明、用水等居民生活情况,测量岛上的风、光资源的相关数据。以此为基础,同时参考国家能源局发布的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》中与新能源相关的意见,提出在海岛发展新能源的建议,结合本专业所学知识设计应用于海岛的新能源路灯。

调研团队从黄岛积米崖码头出发,乘坐40分钟的轮渡到达灵山岛。安顿好之后,开始按计划进行各自的调研以及气象数据采集工作。

为了获得新能源路灯设计所需的全部气象数据,队员们采用了三个方式。

1.在7月13日-7月17日从早6:30至晚18:30对灵山岛的太阳辐照度进行实时监测和数据测量,完成后将获得的辐照度数据进行统一汇总。

2.在当地气象局的网站中得到黄岛地区的平均全年日照时数为2543.1小时,年太阳辐射总量2174MJ/m2,因此比较适宜用光伏阵列对太阳辐射资源进行规模化利用。

3.年平均风速、近海岛屿风速等风资源数据通过在NASA气象数据库中输入灵山岛的经纬度得到。

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(辐照度测量及部分数据整理)

在测量气象数据的同时我们分别与岛上的居民和游客进行交流与问卷调查。经过与村民的交谈得知,岛上的用电情况不够乐观。一位经营民宿的阿姨讲到,经常性的停电给他们的经营带来很大困扰,经常会出现游客午睡被热醒的情况。甚至冷藏好的食物(大部分食材来自岛外补给),由于冰箱断电而导致变质。

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我们上岛日期是周末,岛上有大批的游客。我们在与一些游客交谈中了解到,海岛的晚上缺少照明设备再加上地形比较复杂,这给游客们带来很多困扰。一到晚上8点左右岛上基本是一片漆黑,路上只有居民房透出来的一点光亮。路上的游客都是自己拿着手机开着手电筒行走。

到达海岛的第二天下午两点左右,由于用电量过大,超负荷导致全岛停电。我们联系到岛上电力工作人员,与他们交流得知由于岛上游客增加同时正直夏天,用电量剧增,线路无法承受,这种情况在夏天经常发生。谈到新能源,他们也表示希望岛上能发展风力以及光伏发电,减轻电网的负担。

队员感悟

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经过本次调研,我们对灵山岛的基本情况有了一个基本的了解。传统捕鱼业再加上如今旅游业的发展,灵山岛有很好的发展前景。但在发展中面临的问题是电力与淡水资源紧张。我们从用电方面入手,提出发展海岛新能源的建议,比如发展光伏建筑一体化、分布式发电系统、新能源路灯等,最后设计应用于海岛的风光互补新能源路灯,它会解决岛上照明不足的问题,减轻电网负担,同时造价较低,占用空间小。岛上朴实善良的岛民也给我们留下了深刻的印象,这更使我们坚定了为海岛出一份力的决心。

不忘初心,砥砺前行。希望我们一份小小的努力能为海岛做出改善,贡献自己的一份力量。

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