将储能带到世界的边缘

随着可再生能源在世界各地的扩散和成本的不断下降，新的创新的商业模式得以出现，储能技术经历了几年的旋风发展。

但是在过去电网侧规格电池出现的几年里，尤其是在内陆地区，以及越来越多的国内安装使用用户侧电网，一个地区的部署已经具备完美的技术条件。

几十年来，岛屿一直受到传统发电和网格技术强加的条件的影响。燃煤和燃气发电站为内陆地区提供廉价的能源，这些技术的发展使岛上居民付出了巨大的代价。由于这些地方的能源价格较高，向这些地方进口燃料的费用高，而这些地方都受到燃烧化石燃料造成的更为严重的环境影响。

国际可再生能源机构(IRENA)电力部门转型战略小组的伊曼纽尔·泰比(Emanuele Taibi)说：“燃料运输、储存和燃烧造成的污染影响再一个小地方尤为明显。在一个人口稠密的小岛上，柴油发电厂对脆弱的生态系统具有重大的环境影响。“

与薄弱的电网系统相结合，岛屿一直在寻求一种比内陆区域更持久的替代方案。与此同时，它们也远比大型电网更适合可再生能源、能源储存和智能系统的好处。国际可再生能源机构于2015年在斐济发表的一份研究报告，使用太阳能、风能、地热、海洋、生物质和生物燃料可以降低发电成本，同时改善获得能源和能源的独立性。

环保案例

作为克服传统一代污染存在的努力的一部分，许多岛屿领土希望在今后几年采用100%的可再生能源。

Greensmith公司总裁兼首席执行官约翰·荣格解释说：“人们正在实施和过渡的电网从基础负荷产生非常迅速的间歇性资源，在那里希望太阳能和风能成为新的基础负荷。随着岛屿或其他本地化电网超过70%，高达90%的可再生能源，我认为需要开始考虑大量的电池和逆变器。”

这些雄心勃勃的目标可以在法国的岛屿领土上找到，他们的目标将使这些岛屿在2020年达到50%的可再生能源，并在2030年实现绝对的能源独立。

Table 1. 法国岛屿中标者, 2016/17.

在2015和2016年间，马提尼克的十二个太阳能存储项目在法国岛招标中被授予了合同。图片：Flickr/E.Dick.

经济案例

由于可再生技术和相关技术的成本大幅下降，这与岛上柴油发电机组的高昂成本形成了鲜明的对比，这些目标得到了帮助，并在某些方面实现了。

Taibi继续说：“只是更便宜。多便宜取决于你如何设计这个项目，但是一个设计良好的项目通常是模块化的，所以你开始把第一英里作为一个最小的成本系统。明天，可再生能源技术将继续变得更便宜，石油价格可能会继续上涨，所以你会扩大系统中可再生能源的数量。“你也可以做一个一次性的项目，这个项目一开始可能会更昂贵，但它会让你完全脱离柴油供应链，从经济角度来看，这是很有意义的。

在法属群岛上可以清楚地看到这一点，在科西嘉岛、瓜德罗普岛和马提尼克岛等领土上的太阳能储能项目招标时，中标者在2017年8月宣布，通常比以前的逆向拍卖低40%。包括光伏板和电池共计63.3MW的67个项目获得了保证的购买价格，其发电功率为每MWh 113.6欧元(133.97美元)(表1)。

阿拉斯加的Kodiak Island对电池需求非常大。Image: Younicos.

相比之下，2016年6月一项52兆瓦的投标标准是以€204/mwh(229.77美元/mwh)授予了加权电价(FITS)，法国生态、可持续发展和能源部此前曾表示，这些岛屿的电力价格约为每兆瓦200€左右。

总部位于巴黎的技术咨询公司Clean Horizon的分析师Corentin Baschet说：“其动机是在法国的岛屿就像许多其他岛屿一样，电力生产成本非常高，因为它依赖于燃料，比如进口柴油，然后用非常低效的发动机燃烧，甚至更糟糕的是，这种发动机是燃油的燃气涡轮机。所以我们说的是20%的效率，这是个小引擎，所以效率会更低。”这使得电费可能是法国大陆的三倍。pv+存储的PPA价格降低表明,，它比岛上的传统发电机便宜。。“

这种进步表明可再生能源和电池很可能会遵循这一方针。在法国群岛，到2017年9月已经部署了50MWH的储能。然而根据Baschet的数据，到2020年已经有140MWH的合同，这一数字可能会在本世纪末接近200 MWH，是目前部署的四倍。

化石燃料能够持续吗?

虽然由于储能和联网系统的进步，岛屿越来越能够利用可再生能源的环境和经济利益，但100%的可再生能源仍带来挑战，而它们仍然以成本为中心。

Younicos公司的菲利普·希梅泽尔(Philip Hiersemenzel)自2012年起就一直在阿兹里安的格雷西奥萨岛工作，他声称可再生能源的渗透率有所提高，由此产生的对电池的需求可能永远达不到完全经济案例那样。“出于经济原因，你仍然需要支援后一代。风能和太阳能都很便宜，储能也变得便宜了，但我们已经在这里进行了模拟，根据负载和地理条件，在经济上最优的结果通常是60%-80%的可再生能源份额。有意义的是拥有某种后备的热容量，然后将其整合到电网中。由于热容量不再发挥稳定电网的作用，它可以以最省油的方式运行。“

Taibi补充道：“柴油本身不需要停留在那里，但生物柴油等某种形式的热能发电确实有助于减少电池的体积。保持某种可调度的发电效率要高得多，在一年中阴天里储存一点生物柴油是很有意义的，因为它将系统成本降到最低。“例如冰岛被认为是世界上唯一100%电力和热量来自可再生能源的国家。

然而，在小地方仍然迫切需要电池，例如阿拉斯加的Kodiak Island。Kodiak电力协会(KEA)在2007年制定了一个目标，到2020年将Kodiak Island95%的能源来自可再生能源。Youncios去年整合了一台3MW锂离子电池，以取代先前安装的一种铅酸溶液，与该岛的9MW风力发电场和两台11.5MW水力发电机一起工作。

根据Hiersemenzel的说法，水力发电除了满足风力发电带来的波动外，还可以满足许多岛国的需要。然而，在传统上需要热发生器的地方，电池解决方案提供了这其中缺失的部分。“水力不保热，但它仍然是一个旋转的质量带有优点和缺点。然后你就有了风电场的可变性，所以这也是电池和其电网形成能力至关重要。

“它在短期内稳定了电网使得水电站能够做出反应。”如果你有一个巨大的水力发电机，这也允许你成为一个几乎100%的可再生能源系统”

案例研究1：GRACIOSA

集成了1MW以上的太阳能、4.5MW的风能、3.2MWh电池和6MW左右的热发电。

旨在利用可再生能源和存储系统来稳定电网，并大大减少对发电的需求和昂贵的燃料进口的需求，在项目全面启动之前达到65%的可再生能源。

部署的状态技术，在几周内投入使用之前正在进行最后测试(在撰写本报告时)

这个项目被Younicos的PhilipHiersemenzel称为“整个行业的开拓性项目”，是2012年宣布的首批智能岛屿之一。经历了一系列的挫折之后，尤其是自经历了一系列金融危机和欧元危机之后，Graciosa现在已经准备好测试，进入其中的理论了。

“Graciosa之所以与众不同，是因为它有一定的面积[超过60平方公里，大约4，500名居民]。当小的岛屿或多或少都在向100%的可再生能源时，情况就完全不同了因为太阳能在某种程度上比较容易，而且它们的波动要小得多。”

Hiersemenzel说：“Graciosa有村庄，工厂，一个奶牛场，所以你有一个负荷跳跃，这确实使它与众不同。”原计划Graciosa将达到100%的可再生能源，但Younicos发现，仍然需要一台柴油发动机来应对风能和太阳所不能提供的的恶劣天气。

与经济上设想的储能量相比，可再生能源过剩也会造成这种的结果。尽管如此，软件平台提供商Greensmit的john jung 坚持认为该项目的重要性。他说：“Graciosa可能代表着世界上任何地方最先进的微型电网，并且反映出电网的复杂程度。像谐波和动态不稳定等问题可能会削弱高可再生能源的渗透率，特别是在Graciosa，那里的大部分发电很可能来自风能和太阳能。”

“这就是为什么我们会密切关注这些问题、挑战和需求，但我们确保我们的专业知识、挑战和需求，但我们确保我们的专业技术以及我们的整合和设计，但我们的全球环境监测系统实际上可以实时减轻这些风险，我指的是毫秒。”

Graciosa项目将太阳能、风能、储能和热能发电集成在一个管理软件平台下。图片：Howard Scott。

文章作者：David Pratt