浙江东福山岛风光储柴及海水淡化综合系统项目。
该微电网属于孤岛发电系统，采用可再生清洁能源为主电源，柴油发电为辅的供电模式，为岛上居民负荷和一套日处理50吨的海水淡化系统供电。工程配置 100kWp光伏、210kW风电、200kW柴油机和960kWH铅酸交替蓄电池，总装机容量510kW，接入0.4kV电压等级。
该系统由国电浙江舟山海上风电开发有限公司负责运营，2011年4月建成投运，可独立运行。
赵波：储能系统在海岛电网中的应用
中国储能网讯：9月8日，浙江电力科学研究院博士、高级工程师赵波出席了由中国储能网举办的“储能技术在微电网与分布式能源中的应用”高层研讨会，并在大会上发表了主题演讲。以下为演讲内容：
各位领导，各位同事，很高兴有这个机会和大家共同交流有关微电网和储能的话题。我觉得本次研讨会的主题“储能技术在微电网分布式能源中的应用”非常好，它把储能已经定位在这个方面的应用中。我本人以前并非从事储能技术行业，我们一直是做微电网和分布式能源。现在，大家也在探讨微电网也应该是储能技术的一个应用方向。我在这里和大家分享有关储能系统在海岛电网中的应用。前面有很多专家和领导谈到了微电网和储能系统，接下来我重点讲讲浙江东福山岛微网工程、鹿西岛微网工程和南麂岛微网工程。这几个工程都遇到很多关于储能的问题，涉及到储能技术。
我简单说一下微电网在海岛中的作用。微电网可能有一些优势，就是实现多种能源的综合互补利用，保障重要负荷的持续供电，还能解决偏远地区的供电问题，提高供电的可靠性和电能质量。因此，我们一直关注微电网，同时也在关注微电网工程上的应用。我们是较早一批在国内开展微电网的研究及微电网示范工程的应用。浙江海岛数量居全国之首，政府大力促进海洋经济发展，鼓励海岛开发。尤其是这几年，鉴于钓鱼岛和南沙等政策紧张关系，我们也在有意识地促进岛上居民的生活居住条件，尤其是我们居住的东福山岛离钓鱼岛都很近，通常靠柴油发电提供少量照明用电，或者风柴和光柴系统，风和光的渗透率都很低，尤其浙江的海岛。我发现，浙江海岛和其他地方的海岛的气侯条件不一样，有很好的风能和太阳能环境。通过储能系统的调节作用，能够提高风能和太阳能的利用率，从而减少柴油发电机的启动时间，减少耗油量。
我讲的储能系统和之前专家讲的储能系统有一点区别，我是从应用的角度来讲。储能系统的选择，首先要在优化设计的时候，根据业主对投资限制的要求，以及业主的相关要求进行选择。比如，有些业主会直接要求要用什么电池，但是对我本人来说各有所长。像今天各位专家说的所有的储能类型在我的实验室里都有。我们在做工程的时候，更多的是从技术、经济、安全、成熟来考虑储能系统，而且大规模应用储能系统，我们做的工程是兆瓦级的工程并带有储能系统，这些储能系统在微电网中充分发挥作用，首先要从经济上考虑，还要从电力系统角度和稳定性来考虑，这些稳定系统在优化设计前有很多限制因素，主要考虑经济和安全成本。
我们也对储能系统进行了分类：电磁场储能、电化学储能和机械储能，在海岛中，抽水蓄能与压缩空气都不适于兆瓦级以下的储能系统，进一步考虑岛屿地理环境的限制，无论从经济与技术方面都不适合使用抽水蓄能与压缩空气储能。我们曾经最想上的就是抽水蓄能的储能，它非常好，但存在环评问题。环评的要求非常大，还有受环境限制的影响。我们做了很多岛屿，都考虑国抽水蓄能，但是都没有成功，都是因为地理因素的制约。
我的几个项目中都没有采用钠硫电池和液流电池，因为2010年的时候感觉到成本比较贵，所以就没有用。超导磁储能还在研究中，超级电容器已经在用了。
我更想给大家介绍我们已经安全运行了两年半的工程，或者正在实施的工程。在我们做的工程里，我认为下面这三个工程都有各自的特色：
首先是东福山岛，我们说的独立型微电网，它的经济性在什么地方?单纯从电价来看，包括风机、光伏，一度电是三、四块或者是四、五块的成本，可能是不经济的。但是柴油发电机本身对于岛上现在环境的影响非常大，而且国家也很重视海洋资源的保护，对柴油发电机的几个工程都非常谨慎。因此，都比较鼓励以风电为主。有人说在东福山岛可以并网，但是并网成本非常高，如果拉海缆，这个10千伏海缆的成本到了海岛上就要6千多万。而当时东福山岛的建设成本才2500 万。东福山岛有7台风机。这些相片就是东福山岛的现场相片。
东福山岛的配制情况是：风力发电7*30KW，光伏发电100KW，海水淡化装置 20KW，柴油机发电250KW，储能蓄电池是1MWh。这个我们是分成两路来用，一兆瓦时，我们跟业主沟通相关的运行策略和储能系统怎么用。业主对我要求是这个电池必须用到三年，而且每天最多一次充放电循环。这个SOC必须是取得50%，这样充放电循环是一千次左右，365乘以3是1千多次。我们的目的是通过综合考虑来选择最佳的运行策略：最大化利用可再生能源，减少使用柴油发电机，同时兼顾蓄电池的使用特性，最大化和延长使用寿命。这种方法为偏远地区供电提供了一种新模式，也是真正意义上的一个独立型微电网。我们在做东福山岛工程的时候，感觉到做的最多的工作就是要优化。一个东福山岛工程，要优化的储能有多大?所以，我们的优化目标肯定是多目标函数，是尽量减少柴油发电机的运行使用，最大化可再生能源利用率，还有最大化储能系统的使用寿命。东福山岛工程是最大化储能系统的使用寿命。业主给我们规定，一年用1万多度电，有5千多度电必须用风电和柴油发电机，而且储能要多大?这需要优化出来，所以要在这些基础上进行储能的优化和配制。对于储能系统的优化和配制，应该考虑储能系统的所有电源要负荷。如果仅仅考虑单一优化目标，则关注点不同，所以储能容量的优化结果会不同。我要考虑弃风弃光率，我们在做这个工作的时候都做了充分的优化，有多少节干电池，有多少柴油发电机的运行总量，从多目标来进行分析，所以综合考虑采用480节，2伏/100AH，铅酸蓄电池构成储能蓄电池组，存储电量960KWh，即使在未来负荷峰值200KW的极端情况下也可以使用。对东福山岛储能系统的运行参数我们做了研究，什么时候从充电转成放电?什么时候由放电转成充电?什么时候有效利用光伏充电?什么时候补充充电和光伏的波动性。在东福山岛我们感觉到SOC测的不是很准确，更多时候我们用电压，因为电压非常准确。但是，单纯不考虑SOC又不太合适，所以也花了不少时间去摸索东福山岛的参数。东福山岛的负荷里面70%到80%是军用负荷，所以我不能把太多数据拿出来给大家分享。所以可以看出来，8月到12月份的可再生能源发电没有达到50%。现在可以告诉大家，在2012年达到50%-60%是没有问题的，因为当时风机的发电量没有满足要求，所以可再生能源的发电率没有达到要求。
东福山岛现在运行了2年零5个月，从设计条件来说还是运行比较成功的。从一兆瓦时的能量设计是比较合适，因为每天东福山岛只有两种运行模式，一个是柴油发电机运行模式，一个是PCS运行模式，完全是靠风光储藏。尤其是晚上，柴油发电机要关掉，因为整个岛很小，柴油发电机夜间运行会影响岛上居民的睡眠。因此，晚上柴油发电机不开，完全靠风光储，从这个角度来说储能每天一个充放电循环就做到了。经过了2年半到3年的运用，我们认为选用的电池满足要求。我估计运行好的话，运行3年—4年没有问题。
第二个工程是我现在在做的一个工程，也是一个兆瓦级工程。在海岛中，更多的是孤岛。我们认为，尤其是在浙江要做并网型的海岛，在这个岛上有35千伏的海缆线，尤其是在台风和部队演练的时候，有一些工厂需要高而可靠的电力供应，而微电网在这方面确实是一个应用方向。我们浙江省电力公司就是想在这个示范工程中把并网型的综合示范工程摸透。我重点讲一下我在里面的一些想法，因为这个工程现在已经在建，首先这个微电网，我设计的这个微电网是要把整个岛(35千伏的海岛)断电，储能系统能够承担微电网的重要负荷。因为是并网型，如果全部负荷则需要承诺的供电代价会非常大，而重要负荷能够持续供电2个小时。还有这上面还没有开发的，完全靠储能来做，一旦并网之后就是一个风光储，这个时候还不清楚风和光的发电效能，完全是靠天吃饭。我们还给它做了20伏的小微电网，有点像大连物化所张华民先生别墅的小微电网，这20伏是重点保护。这下面是大微电网，这个可以保证里面重要的负荷，这个微电网整体结构还是比较复杂的。
我和大家探讨一下我们是如何对微电网储能进行优化配置。针对并网型微电网，我和中国社科院的一些老师发明了自平衡率，或许不算是发明，就是微电网中全年要靠一个并网型微电网，全年风光能够满足多少负荷用电量，比如说有1万度电有4千度是靠风和光自己自平衡，这个时候它的储能配制便不一样。所以我们现在已经初步画出自平衡率投资成本的示意图。随着自平衡率的提高，在开始阶段成本下降，但是随着自平衡率的增长，投资成本也呈增长趋势。所以在我们做并网型的微电网中，尤其在储能方案的配制情况下，不可自平衡率越高越好，也不可能越小越好。把这个关系找到再回去推自平衡率30%到40%，储能要配多少?所以不同的自平衡率最后会影响配制方案，我们希望既可以有效改善本地的平衡能力，有经济实用的方案。我们非常关注储能的自由经济性的方案。
鹿西岛是多类型储能，我做了一个非常有意义的设计。这是改进后的阀控式铅酸蓄电池，现在很多地方在说铅炭电池，既具有能量型的功能又有工艺型的功能，所以是一个新型的电池，同样我用了500千瓦2小时的铅炭电池，后来又加了一个超级电容，我现在做这个示范工程，我想探讨一下铅炭电池怎么样，所以微电网在鹿西岛的储能设计是非常有意义的这些都是500千瓦，而且这些PCS我们尽量选择一个厂家同批量生产出来的产品，我们想验证加了超级电容后，控式铅酸电池的寿命是否能够得到有效地改善?这个成本合是不是合算?500千瓦2小时这么大的超级电容我们还是首次使用。
南麂岛的微电网工程很大，目前已经上到1兆瓦，整个可再生能源发电就达2兆瓦，还有海洋能发电20兆瓦，这对于一个居住人口达到两三千人的海岛还很有特色的，所以是纯的微电网型工程，如果我们签台了，没有5个亿拿不下来。
南麂岛的设计特点是双微电网结构，有632和631两条线，这样做是出于电网可靠性的考虑。为了整个电网的可靠性，如果独立性的电网可以达到3个9就不错了，如果4个9代价就会很大。但是，国家科技部给我们指标是尽量达到4个9，电能满足国家标准要求。即使这条线断网，这条微电网也可以提供给小微电网电力，这个双微电网结构看起来不是很复杂，但是整个控制非常复杂。在南麂岛中我用的是磷酸电池来做储能。
我要声明，南麂岛的优化配置，是储能能源与可再生能源丢弃的关系。独立型电网没有倒送的概念，只有丢弃。所以随着储能容量增大及所以丢弃率基本没有变化，在过去几种类型的系统中，也不是储能越大就越好。还有，这是储能容量与柴油用量关系的示意图，我们为什么上4兆瓦时也是根据这个计算结果出来的。另外，根据风资源的情况，还有低负荷的情况，什么时候丢弃?丢弃了上升到储能有没有用?
再讲一下南麂岛的储能，首先用的是锂离子蓄电池，今天很多专家提到过，也提到了钠硫电池。南麂岛已经早已在用锂离子蓄电池，什么系统主电源，削峰填谷和紧急备用这些不是高难度的技术。南麂岛为了可靠性达到99.99%，尤其风电和光伏波动性太大，单纯用能量型的蓄电池可靠不可靠?我们没有进行太多的对比。我们认为锂离子蓄电池作为能量型的电池更可靠，所以从公益性角度更加看重超级电容储能系统。我们希望它能够平滑风电处理，减少锂离子电池寿命损耗，稳定系统电压波动。我认为超级电容储能系统有可能有效地增加，而不使用微电网，这个系统会有效地增加储能系统。
还有一个储能系统非常有意思，我上了一兆瓦时的电动汽车储能电池，当然这个是和政府部门在谈，而且我们电力公司在投资，我们修了一个电动汽车充放电站，我并没有全部电池都用3.2伏，180伏这样串起来，我是用了180伏的标准汽车储能。我们认为岛上和城市不太一样，晚上岛上居民入睡后，汽车基本上就都停了。如果有1兆瓦时的电动汽车在停止运行的期间都在充电，就可以有效地降低弃风率。由于60%以上是可再生能源，可以让南麂岛的电动汽车真正地使用可再生能源。甚至我们在考虑南麂岛以后使用这些电动汽车，那么动力汽车SOC80%以后就不能用了。但是，我们还可以再做二次梯次利用的平台搭建及建模。鹿西岛预计今年12月竣工，但是我个人感觉不能按期完工，南麂岛预期明年6月竣工，我个人认为到明年9月才能完工。我们想通过这两项工程从外界获得更多的关注，而且大规模的储能系统应该更多关注其应用。我们希望从多目标方案中找到微电网轴的储能系统。在鹿西岛这一路，现在使用改进型阀控式的铅酸蓄电池，但在最初是想使用钠硫电池。但是，岛上的房子实在是装不下。那一天，我们咨询液流电池的制造商，说我更关注岛上的防盐度，就是罐子放在外面一两年是不是就被腐蚀了?后来因为各方面条件不符合，就放弃了。我们做工程不评价哪种电池的优劣好坏，可能明年后年我们会上更大的岛屿工程，可能会更多用一些其他的储能技术，我们很想在环评过关的时候能够上抽水蓄能系统。