东福山岛微网方案概览.doc

浙江省舟山普陀区 东极镇东福山岛风光柴海水淡化 综合系统工程 可行性研究报告  1概述 1.1 背景 早期的海岛居民用电主要依靠小容量柴油发电机组，然而受柴油运输成本的限制，柴油发电机每日的开启时间较少，且主要为海水淡化系统供电。最近几年，围绕着可再生能源的开发和利用，针对海岛自治供电系统国内外学者和工业界开展了深入广泛的研究。 在示范工程建设方面，中广核集团先进能源中心与中国科学院广州能源所共同承担了863项目“海岛可再生独立能源系统研建”，拟在珠海担杆岛上建成一个包含多种能源形式的海岛自治供电系统。大部分时间内，该系统可利用海岛的风能、波浪能、太阳能发电，为海岛居民供电，多余的电力用于海水淡化。在夏季负荷高峰期，开启柴油机作为补充能源。2010年2月，香港首个完全依靠太阳能发电的光储互补系统一期工程，在西贡的晨曦岛上正式启动，该项目将为香港可再生能源项目的进一步推广提供研究案例。除此之外，中国国电集团也拟在我国沿海最东边的东极岛上建造包含多种能源形式、可持续稳定运行的综合示范海岛自治供电系统。 在海岛微网系统优化设计关键技术研究方面，由于发电单元的类型及渗透率、负荷特性、电能质量约束、系统的运行方式与传统电力系统存在较大区别，使得包含多种能源形式的自治供电系统设计不同于传统电网规划，可靠性、经济性和环境友好性是规划设计的关键。美国国家能源实验室（NERL）开发了HYBRID和HOMER软件，用于在各种约束和灵敏度条件下，对微网内的分布式电源类型和接入容量进行最佳配置。美国电力可靠性技术委员会（CERTS）提出了分布式电源用户侧模型DER-CAM（Distributed energy resource customer adoption model)，能够对系统内的资源结构进行优化设计，为用户提供供电效果佳且成本最低的分布式发电技术组合方案。西班牙的Zaragoza大学开发了一套用于光/风、光/柴油机等互补发电系统的优化设计软件，该系统能够根据负载和光照条件确定所用光伏阵列的规模、蓄电池和柴油机的容量与类型，以最小的成本获得最大的电能输出，确保了光/风、光/柴油机等互补发电系统比任何一种单独发电系统都更具优势。中科院广州能源研究所提出了一种对风/光互补发电系统进行结构优化的方法，以最小的投资成本，满足用户的基本用电要求。与国外发达国家相比，我国的研究主要集中在互补发电系统结构优化设计、底层设备的控制及系统仿真上，对海岛微网的设计研究还很缺乏，尚缺乏成熟的辅助设计软件。 在海岛微网系统的协调控制技术方面，国内外主要提出了两种控制模式：对等控制模式、主从控制模式。前者适用于可控电源较多，且规模较大的系统，具有“即插即用”，扩容性好的优点，但控制难度大，不易工程实现，仍处于实验室研究阶段。主从控制模式由于受主电源容量的限制，适用于规模较小的系统，其扩容性差，但工程实现难度小，目前广泛应用于独立供电系统中。近年来，国内外学术界和工程界围绕着小型风光储/光储/风储互补系统的协调控制技术展开了大量研究。在这些系统中，储能装置作为主电源启到了系统功率平衡的关键作用，如果其它分布式电源的出力大于负荷，多于电力给电池充电；反之则电池放电，满足负荷的需求。早期的研究中多以铅酸电池作为储能装置，对于电池的充放电控制比较简单，大多数电池并不能达到设计使用寿命，容易导致电池提前失效（铅酸电池的满充放电循环次数仅为600-1000次），增加了系统的运行成本。合理的电池的充放电控制策略应能够根据日照的强弱、风力的大小及负荷的变化，不断对蓄电池的工作状态进行切换和调节，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，同时还要对系统内的可再生能源发电合理调度，防止蓄电池过充电和过放电，保证系统工作的连续性和稳定性。由于自治供电系统是多种能源的组合，电能传输的波动性和不确定性增加了电池充放电电流有效控制的难度，进而影响电池的使用寿命。因此，现有的储能设备逆变器和控制技术难以满足自治供电系统长期稳定运行的需要。此外，在自治供电系统中，由于光伏电池、风力发电等属于间歇式电源，所产生的电能具有显著的随机性和不确定性特征。分布式储能设备，如蓄电池、超级电容器、飞轮储能系统等还可以成为支持自治孤岛系统自主稳定运行不可或缺的重要组成部分，起到平抑系统扰动、维持发电/负荷动态平衡、保持电压/频率稳定的重要作用。考虑到分布式储能系统的多样性，各种储能系统在自治系统扰动过程中的响应特性存在很大的差异，对系统能够安全稳定的作用机理也会有很大不同，需要充分认识分布式储能系统对自治供电系统运行特性的影响。 1.2舟山东福山岛微网系统 舟山群岛地处浙江东部，普陀区东极诸岛远离舟山本岛，距沈家门45，拥有大小28个岛屿和108个岩礁。岛外12海里就是公海