浅议储能技术在风力发电系统中的运用

浅议储能技术在风力发电系统中的运用

王军刚

国电联合动力技术有限公司北京市海淀区100039

摘要:由于经济发展的步伐不断加快，使其对于能源也更加依赖。充足的电力为经济稳定增长保驾护航，并且电力系统的发展也对环境造成了严重的影响。所以，在促进电力系统安全快速运行的过程当中，必须要充分考虑怎样降低对环境破坏的程度。而储能技术在电网运行中占有十分重要的地位，它能提供电力需求从而可提升再生能源的可利用率，确保电力系统能够顺利的运行。

关键词:风力发电系统；储能技术；分布式储能技术；集中式储能技术

现阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺的问题也越来越严重，新能源的开发成为人们关注的焦点问题。为此，很多国家很早就开始了对新能源的探索，并取得了很好的成效。在风力发电方面，由于风具有很强的随机性，并且风力的来源缺乏稳定性，这是利用风力发电的瓶颈性问题。为了解决风力的不稳定性问题，必须要利用储能技术，增强风力发电的稳定性与可靠性。

一、风力发电储能技术概述

现阶段，科学技术的发展速度日新月异，人们对新能源的利用水平也在不断提高。在风力发电方面，人们也研发出了很多先进的储能技术，并在实践中逐步应用和推广。概括起来，在风力发电系统中应用储能技术，可以达到以下几个方面的效果。

1）储能技术可以增强发电系统的稳定性，解决了风力资源稳定性差的问题。

2）在储能技术的作用下，风力发电系统的稳定运行还可以确保整个电网系统的稳定，从而为人们提供更加稳定的电力输送，满足人们对能源的需求，对能源的大规模应用提供能量支持，在电能质量等方面也更加符合人们的需要，可以在资源的有效应用方面发挥更大的作用，不断提高风力发电系统的质量与水平。

3）通过在风力发电系统中应用储能技术，可以确保电力系统中有足够大的电能，从而可以长期、稳定地为人们提供电力，有效缓解能源短缺的现状。

二、常见的储能技术分析?

1、机械储能

这种储能方式是最常见的储能方式之一，主要将风力发电的电能转化为机械能进行存储，然后根据需要，再将机械能转化电能，能够有效的对电能进行存储，常见的机械储能方式有：飞轮储能、抽水储能和空气压缩储能技术，由于各种对风力发电储能的原理和方式不同，空气压缩储能技术在一般的情况下需要特定的环境才能使用，一般并不常见。?

2、电磁储能

这种方法利用磁场的电能转化进行电能储存的，按照储存的方式，将电能的储存分为超导储能和超级电容器储能两种储能方式。?

（1）超导磁体储能。超导磁体储能（SMES）是电磁储能的一种常见方式，它主要是利用超导体制成的线圈，带电导体进行切割磁力线运动，这样电流产生的磁场进行风电的储存，这种风力发电的储能方式不需要能量转换，具有很好的动态性，储能方式比较迅速，能够在短时间内产生很高的功率，它的缺点是储存的能量比较小，而且储存能量的时间也比较短，因此，这种储能方式主要应用于配电网的电压支撑和线路的功率补偿，用于提升和稳定线路传输电能的需要，实现线路的能量交换和功率补偿，提升线路的稳定性。?

（2）超级电容储能。它是利用电容能够储存电能的原理进行工作的，电容主要是运用电化学的双电层理论进行研制的，能够为电路提供强大的脉冲电流，在理想的状态下，电荷将会吸引电解质溶液中离子，将溶液电离，将溶液的带电离子吸附在电极的表面，形成双电荷层，形成了一个强大的电容器，能够储存大量的电能。它的优点是储能方便，充放电的时间比较短，而且循环放电的次数不会影响容量的变化。?

3、电化学储能

主要是运用化学元素的化学反应进行储能，一般采用电池进行储能，像目前常用的铅酸电池、镍系电池、铿系电池以及液流电池、钠硫电池、锌空电池等类型的电池都是利用电解化学溶液，进行电能储存，这种风力发电电能储存的方式优点是投资较小，储存电能具有较短的响应时间，反应比较迅速，但是这种电池的使用寿命比较短。?

三、储能技术在风力发电系统中的应用

1、储能设备的接入

在风力发电系统中利用储能技术，可以增强整个系统的稳定性，降低电力企业的投资成本，从而为企业带来更大的经济效益。为此，必须积极研发与应用有效的储能技术。如果要应用储能技术，首先应当接入储能设备，使储能装置成为风力发电系统中的重要组成部分。在接入之前，应当充分了解当地风资源的特点，并要明确电力企业自身的情况和条件，根据实际需要选择不同的储能装置，从而将多余的风力资源储备起来，增强电力系统的稳定性，在风力资源不足时投入使用，从而实现电能的稳定输出。

对于风力发电系统的储能技术来说，可以根据结构形式的差异，将储能技术进行合理的分类。具体说来，按照储能结构的不同，可以将储能技术划分为分布式和集中式两种。首先，分布式是在风力发电机的位置安装一些储能设备，并且要将储能设备安装到每一台发电机组中，从而确保电力供应的稳定。虽然这种方法能够有效地提高电力供应的质量与水平，但是也存在着一些不可避免的缺陷：由于要将储能设备安装在每一台发电机组中，工作人员的工作量将大大增加。此外，在安装的过程中需要应用较为复杂的安装技术，很多安装技术人们难以充分掌握。另一方面，风力发电系统还可以应用集中式储能技术，这也是一种重要的储能技术，并且还可以根据发电系统的运行情况对储能装置进行适当的调整，从而对储能装置的输入与输出功率进行控制，增强了风力发电系统的灵活性。此外，这种储能技术还可以减少储能设备的安装数量，有效解决了分布式储能技术安装工作量大，技术难以掌握的缺陷。但是，使用这种技术储能装置的容量会有所增加，必须使用先进的变流器和储能装置才能满足需要，很多电力企业没有这方面的条件，因此也限制了这种技术的进一步推广。

2、分布式储能技术的应用

在风力发电系统中都存在着直流的环节，如果要应用分布式储能技术，就需要将直流母线与电容器连接起来，如果风速低于切入风速，可以利用储能设备对直流母线进行充电，将功率向直流侧传输，再通过变流器向电网中传送，从而提高系统的稳定性。如果风速高于切入风速，可以将多余出来的电能资源输送到直流侧，将这些电能传输到储能装置中，从而达到了充分利用电能的目的。

3、并网运行方式

为了提高风力发电的稳定性和储能的容量，减少风力发电的波动性和随机性，可以采用并网运行的方式对风力发电的性能进行提升，扩充风力发电的储能容量。利用抽水储能，能够充分利用风力发电的容量，消除风力发电的波动性和随机性，能够提升风力发电的及时性，能够瞬间的提升系统的性能。采用并网运行的方式，能够对风力的输出进行可控性的调节，能够有效的控制风力发电的电网的电压和频率及其相位的变化，通过这种可控性的调节，能够实现风力发电和常规电网更和谐的进行并网。?

四、结束语

在风力发电系统中，储能技术是一项重要的技术，也是提高风力发电系统稳定性的重要手段，可以为人们提供更加稳定的电力供应，满足人们对电能的需求。为此，相关技术人员应当加强对储能技术的学习与研究，并根据电力企业的实际情况以及风资源的特点，选择合理的储能技术，从而更有效的利用电能。

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