储能技术在风力发电系统中的应用研究

储能技术在风力发电系统中的应用研究

刘仁生

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摘要：在风电领域中灵活运用储能技术，可以使风电机组储存高品质的能量，提高电网的稳定性以及发电质量。为此，电力公司的领导干部要充分关注储能技术，积极、系统地组织技术人员学习和提高自己的专业技能；同时，还要考虑到自身的发展状况，合理选用适合自己的储能装置，以实现风电的全面发展。

关键词：储能技术；风力发电系统；应用研究

1. 风力发电储能技术

目前，我国各行各业都受到了各种科技的影响，发展日新月异，电力供应的稳定性对社会的稳定发展起着至关重要的作用。因此，风电公司开始全面研究储能技术，取得了良好的业绩，并将其推广到全国各地的风电公司，逐步形成了一种常规的结构。将能量储存技术和风能技术相结合，可以提高风电的稳定性，同时也能解决一些地区长期不能长期稳定的风电供应问题，确保在少风的情况下，这些区域还能维持正常的发电量。同时，储能技术也能保障风电的稳定发展，防止电网系统发生剧烈的变化，保障电网的稳定运行，使社会能够享受到安全可靠的电力资源，满足城市发展能源需求，进一步提升发电质量、提高系统运行稳定性，对生产生活具有重要意义。从长期来看，储能技术将会促进风电的稳定发展，从而保证电网的稳定供电，解决目前我国产业发展中的能源紧缺问题，为今后的新能源开发创造更多的空间。

2储能技术种类分析

2.1超导磁体与飞轮储能

通常情况下，超导磁铁是在线圈上施加超导体，以线圈为媒介，利用直流电建立磁场，从而达到存储风力的目的。超导磁铁可以随时使用，完成构建、取消磁场储存风能后，就可以完成所有的工作，不需要再进行任何能源转化，因此它的动力更大，可以稳定地提高供电效率。另外，超导磁铁风能存储技术在实际应用中所需的时间更短、存储能力也更低，主要用于电力补偿、调节发电频率等方面，以保证电力系统的持续、稳定运行。飞轮储能系统的工作原理是将磁盘作为动力，通过转动所产生的动能将其转换为电能，再通过将动能转换为质体，当外部能源需求时，飞轮便会启动发电机，将其发电。飞轮储存的缺点是，它的储存时间短，储存容量小。然而，由于飞轮醋具有良好的动力学特性，使整个装置能够在极短的时间内快速地向外部输出电能，从而使其在电网调频工作中得到广泛的应用，节约了实际工作时间，提高了工作效率。

2.2超级电容与蓄电池

超级电容器的建造是基于电化学双重应用原理的，它能将强大的脉冲能量传递给外部的复杂物体，从而保证了在充电过程中的超级电容具有一个稳定的表面。由于电解液中含有大量的异性离子，所以当超级电容正式投入运行时，会受到大量的电荷的吸引，从而使其吸附在电极的两侧，促进了双电荷层的稳定发展。该超电容的结构简单，不会将毒性物质用作生产设备，对以后的生产过程中没有危害人类健康的有害物质。超级电容充电时间虽短，但却能提供海量的电能，而且稳定性极佳，可以避免多次充电、放电过程中出现的电源不足。在充电过程中，过长的电容要求很高。但由于单一的电容器都是低频率的，所以，在实际应用中，超级电容器更多地承担着保证电网正常运行的责任，如调整短期大功率调节、保证负载获得稳定供电等。因此，在电网电压不稳定的情况下，采用超级电容进行调节，保持电力系统的稳定性。从化学的观点来看，常用的电池有铅酸电池、锂离子电池以及常用的钠硫电池。蓄电池是一种利用电池的正、负电极，通过氧化还原来实现放电，它是一种控制装置的控制器，一种为控制行为供电的电池等装置。

3风力发电系统中储能技术的具体应用

3.1氢燃料储能

氢燃料的储存主要依靠电化学设备，将燃料中的氧化剂和化学能转换成电能，并在“双碳”的发展战略和可持续发展的指导下，将其逐步推广到风电领域。在风电场中，最常用的是膜燃料的质子交换膜燃料。在质子交换膜燃料储能设备的操作中，燃料和氧通过双击板的气道进入两极，通过膜电极位置的扩散区，再进入催化层，在膜阳极催化剂的作用下，氢被分解为水、质子和电子，水和质子通过质子交换膜进入阴极，电子通过外电通路进入阴极，最终与氧分子发生反应，在一系列的化学反应中，进行储能和充电，并在压缩、液化和金属化的储能模式下，达到了长时间的储能。在风力发电系统中，氢气储能装置包括氢储罐、电解槽和燃料储存器，在有足够的风能时，电解槽中的电解液会产生氢气，储存在氢储罐中，当氢气充满时，剩余的能量会转化为负荷，在风能不足的情况下，氢气储存装置会进行氧气和氢气的反应，从而补充系统的负荷。目前，氢气储存技术已逐步深入，技术难题逐步得到解决，而有关元件的成本也在逐步下降，使得氢燃料储存技术有了较大的发展空间。

3.2双电池储能

目前，减少风能波动的方法有两种，一是利用能量平滑技术，二是利用能量平滑技术来降低风能的波动，三是利用能量平滑技术来降低风能的获取效率，另一方面，利用能量储存技术，可以为电网提供稳定的电力。由于蓄电池具有良好的蓄积性能，因此被广泛地用于风电领域。近几年，蓄电池蓄能技术得到了迅猛的发展，为了提高其运行寿命，采用了双时间尺度协同控制方法，以有效地抑制风力发电的功率波动，保证了其在风力发电系统中的应用。另外，为了降低系统的运营费用，开发了一种以多块电池为主体的大规模电池蓄能设备，该设备采用双层控制模式来调整风力发电的功率，并对不同的蓄电池进行功率分配，从而形成了一种双电池蓄能技术，该技术包括两个蓄电池，分别对其进行充电和放电，在实际风力发电功率大于电网调度功率时，该蓄电池就会一直处于充电状态，而在实际风力发电量小于电网调度时，该充电电池就会停止工作，而放电电池则会根据实际风力的变化来调整两种不同的电池的充放电状态，从而可以避免单一电池设备的状态转换。

3.3混合储能技术

目前风电系统中的储能设备以蓄电池为主，但其寿命短、功率密度低、维护难度大、对环境造成的污染较大，因此可以采用蓄电池和超级电容的方法来实现。超级电容储能设备具有高的寿命、高的能量密度和高的功率利用率，并且不需要维修，可以通过被动式和主动式结构的方式与蓄电池进行互补并联，从而形成一种新型的能量存储设备。混合蓄能设备集两种不同形式的优点，既能有效地提高设备的寿命，又能兼顾经济和技术，又能保证能源转换的效果，因此，混合能源在风电领域的应用前景十分广阔。在风电机组运行状况异常的情况下，利用该设备对风电机组进行快速充电和放电，以填补风电机组在电网负荷高峰期的不足。超级电容可以使电池处于充放电的状态，并根据风力发电的具体工况，实现“削峰填谷”，从而保证电网的稳定，提高电力的可靠性。

结语：

综上所述，我国幅员辽阔，但是矿物能源却十分短缺，不能适应社会发展和环保的需求，必须大力开发可再生的风能和太阳能。电能存储技术是一种重要的能量存储技术，它既可以节省风能，又可以充分利用风能，从而推动绿色能源的发展。

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