新能源发电系统中储能系统的应用探究

新能源发电系统中储能系统的应用探究

杜海啸

新疆丝路坤元能源有限责任公司 新疆哈密市巴里坤县 735000

摘要：随着世界能源需求的持续增加，传统能源结构难以满足现代社会的绿色生产及可持续发展需求，优化能源结构、实施减污降碳成为满足我国经济社会发展全面绿色转型的迫切需要。“双碳战略”的提出和《“十四五”现代能源体系规划》的制定明确了我国以新能源发电为主体的新型电力系统的发展方向，推动了电力系统向“三高”，发电侧新能源比例高、配电侧电力电子化程度高与负载侧用能自由度高的态势演化。

关键词：系能源发电系统；储能系统；应用

引言

传统的储能系统，整体类型较为单一，并且储能方式没有得到有效创新，电化学储能就成为了最为重要的储能形式之一。但现阶段，我国储能技术得到了全面的发展，电力系统中逐渐融入了类型差异化的储能系统，并且在电力系统当中起到了重要作用。现阶段，新能源与可再生能源成为电力系统的主要能源动力，在储存技术中，技术的路线较为单一，所以在多重场景应用中存在问题，所以工作人员必须全面分析储能技术优势，为新能源系统提供技术保障，使我国电力系统发展能够全面顺应时代潮流。

1储能技术在新能源电网中的应用现状

从新能源的开发与应用现状来看，学者们重点研究了太阳能与风能在电力系统中的运用。储能技术可实现电能与其他能源在一定范围内的互相转换与使用，继而提升新能源系统本身的特性。但与传统化石能源发电相比，太阳能、风能发电受自然环境干扰较大，稳定性不高，以波动性、间接性为主。针对该现象，风力发电机开始被用作辅助电源，这使得风力发电机具有很好的灵活性和很高的可靠性。但该方式会造成电网运行不稳定，给电网运行带来不利影响。因此，需要增加风力发电的比重，以确保电能供应系统的可靠运行，使其能更好地为人民群众服务。为保证电网运行安全性与稳定性，在风力发电装机比重不大于10%的情况下，利用传统技术是有效的解决方案；而在风电装机占比大于20%的情况下，利用高效储能技术成为有效降低风力发电自身波动性与间歇性影响的重要手段。由于新能源电力系统大范围并网，科研人员深入且全面地研究了储能技术的应用，不仅从某种程度上推动了可再生能源开发，也起到了关键作用。这说明储能技术既能有效缓解能源紧缺，又能优化电能质量，确保整个电力系统的稳定性。在新能源电力系统日益发展的背景下，储能技术的合理应用与充分发挥已成为关键的发展方向。

2新能源发电系统中储能系统的应用

2.1“源网荷储”应用

电力系统是一个需要维持瞬时平衡的系统，在传统电力系统中，主要通过发电机组的转动惯量、调频能力根据负荷的变化进行发电量调节，以实现电力平衡，即所谓的“源随荷动”。为保证电力系统安全稳定高效运行，必须加速推进源网荷储一体化和多能互补发展，保障大规模新能源顺利消纳，源网荷储一体化应运而生。与传统电网相比，新型电力系统的电网发展将形成大电网主导、多种电网形态相融并存的格局。未来以家庭、社区、园区等不同大小的区域形成多层级微电网，解决规模化新能源与新型负荷大量接入、即插即用的问题。将传统电力系统“发-输-变-配-用”的单向过程，形成“源-网-荷-储”的一体化循环过程，提高新能源发电消纳占比。

2.2锂电池储能优化配置

尽管锂电池储能已经得到了广泛应用和全面发展，锂电池储能的经济成本目前仍旧比较高，这也是限制其在电力系统中配置容量和规模化应用的主要因素之一。在新型电力系统中配置锂电池储能，不仅要在平抑频率、电压波动方面提出稳定可靠的控制策略，亦需要考虑合理配置锂电池储能功率和能量等级的优化方法，在保障新型电力系统安全稳定的同时提高系统经济性。例如，基于分布式电源系统惯量支撑和一次调频的需求，通过引入ＶＳＧ控制的锂电池储能，解决了分布式电源大量接入电网惯量、阻尼缺失及稳定性下降问题，考虑系统经济性提出了一种以元件参数和控制参数为基础的锂电池储能优化配置方法。

2.3电化学储能方式

电化学储能方式顾名思义，就是利用化学性质进行储能工作，储能环节涉及诸多类型各异的电池，比如常见的钠硫电池、铅酸电池等等，不同电池的化学性质存在显著差异性，在具体选择上需要工作人员进行全面分析。在不同类型的电池中，铅酸电池是十分常见的电池种类之一，不仅在电化学储能中得到了十分广泛的应用，并且储能类型综合性较强。电化学储能方式的有效应用，能够极大程度上提高电容量，工作人员能够利用串并联等方式进行电池排序组合。但就实际情况而言，电化学储能方式的应用也存在一定缺陷，比如电池使用寿命较短，一旦电池使用达到上限，废弃电池很难进行处理，十分容易造成环境污染等一系列问题，不利于可持续发展理念的贯彻落实[4]。现阶段，相关领域对于电化学储能技术的研究项目越来越多，尤其是近几年，电化学储能技术的优势逐渐展现，不仅体积小、灵活性高，更方便进行分布式开发，有效降低能源消耗的同时减小负荷峰值导致的一系列问题，所以在我国拥有较好的发展前景。

2.4电磁储能技术的应用

为更有效地存储获取的能量，针对不同类型的能量，需选用不同储能转换技术保证风能、冷能、热能以及水能被电力系统充分利用，以满足电力系统运行时对电能的需求。其中，电磁储能技术是目前普遍采用的储能技术之一。电磁储能技术采用超导材料与变流器结合的方式将电磁池中的能量有效、合理地转换为电力系统需要的能量。该方式既可减少电网系统所需能耗量，又可增强系统整体运行稳定性。通过巧妙运用电磁储能技术，不仅能有效促进电能高效转换，还可保证电力系统得到足够电能。在能源转换储存作业中，电力系统需巧妙应用电磁储能技术，充分考虑电力系统运行状态，准确管控其内部电流与电阻，才能科学转换电磁能，切实解决新能源电力系统在运行中存在的能量浪费。在新能源电力系统运行过程中，当电能短缺时，采用电磁储能技术能将电磁能快速转换成新能源电力系统需要的电能，为电网正常运行提供必要支持，保证电网运行稳定性。

2.5超导储能方式

超导储能方式就是利用超导体组成线圈，通过磁场作用进行能力的储存，这样一个能力转化过程就是超导储存方式的表现。超导储存方式的应用，能够在功率传输的过程中针对能量进行不断转化，整体包含容积较大，所以转化速度较快，并且还能实现功率补偿，全面保障了能量转换过程中的利用率。科学有效的超导储存方式的应用，不仅能够针对频率进行有效调节，还能够全面实现功率补偿作用，有效保障了高功率运行过程中的稳定性，全面保障了电力系统的稳定发展。

结语

新型电力系统由于具有高比例新能源、高度电力电子化变流器和高自由度负荷，系统惯量低、阻尼弱，电网功率能量难以平衡，容易引发稳定性问题。电化学储能凭借响应速度快、能量密度高、配置灵活等优点可以在多时间尺度内平衡系统功率能量，在暂态过程中采用构网型控制的锂电池储能能够提供主动频率和电压支撑，保障新型电力系统安全稳定运行。实际应用中需要根据新型电力系统需求和经济性指标优化配置电化学储能的功率和容量等级。

参考文献

[1]朱涛.多重应用场景下的新能源电力系统储能技术研究[J].电力设备管理,2022(14):56-58.

[2]杨海森.多重应用场景下的新能源电力系统储能技术[J].光源与照明,2021(7):99-100.

[3]杨静.基于短期电网负荷智能预测算法的新能源调度策略[J].模具制造,2023,23(10):226-228,231.

[4]徐兴国,孙伟生,冯庭有,等.适应大规模新能源消纳的网源协调系统控制优化研究[J].能源与节能,2023(8):45-47,200.