储能式发电机在风力发电中的应用

储能式发电机在风力发电中的应用

李博华

华电山东乳山新能源有限公司264500

【摘要】4G网络的普及，智能化领域已经涉及到生活与工作的方方面面，随着科技的不断进步，物联网时代即将到来，因此人类的用电需求将会持续递增，给我国的电能供给带来了巨大挑战。风力发电作为众多发电方式中的一种，因其环保性能良好与自然资源丰富一直被行业内部所重视，本文将着手于风力发电，对风力发电进行简要论述，并对其中储能式发电机的应用做出简单的分析与探讨，使其更好的服务于风力发电，缓解我国的用电压力。

【关键词】风力发电；储能式发电机；应用

风力发电的优势在于风能源在自然界中是取之不尽用之不竭的，较之传统的火力发电，其环境污染问题得到了有效的解决，然而风本身是无形无相的，这就造成了风力发电的稳定性不够和不易操控的难题，在科技不够发达的过去一直困扰着相关工作人员，使风力发电技术发展缓慢。近年来，储能式发电机的问世与应用让风力发电焕发了生机，发生了突破式的进展，在发电领域获得了重要的地位。但是，储能式发电机在风力发电中应用还存在着各种各样的问题，影响着风力发电的发展，因此怎样科学合理的在风力发电中应用储能式发电机一直是业内研究的重点。

1.风力发电的现状与困难

当前，我国的风力发电技术已经步入成熟阶段，风力发电在全国各地被广泛应用，已有数据显示，我国风力发电站数量在亚洲位居第一，在世界上也只是逊色于美国与德国这两个发达国家。虽然我国风力发电站数量成绩斐然，但是依然有几大问题制约着风力发电事业的发展，那便是风力发电存在不稳定、不可控、高成本的特征。不稳定性主要是由于风力本身的不可控性造成的。众所周知，自然界当中风其自身的风力与风速变化是充满不确定性的，这就使得基于风力发电的发电站发出来的电高低不定，给用户造成了极大的困扰，甚至是无法使用。因此，相关人员必须对此问题加以高度重视，积极寻求解决办法，从根本上处理问题。

高成本的主要原因在于国内多数风力发电站大度大都采用国外制造的水平轴螺旋桨式风力发电机，此种发电机本身并不能实现风力的有效利用，也就是说它的风力利用率不高，并且该发电的制造成本也相当昂贵，最终结果便导致风力电网的电价要贵于其他电网电价，减弱其市场竞争力。造成高成本的另一个原因也在于我国虽然有众多的机械制造企业，但缺乏冒险与探索将精神，不愿意研发高效实用的风力发电机，过于依赖于外国产品，从而导致成本增加。

2.储能技术是解决问题的方法

储能技术的出现使解决风力发电问题带来了曙光，其中最成功的当要数储能式发电机的应用。储能式发电机其设计原理是对传统的水平轴螺旋桨式风力发电机进行改进，为其添加储能设备。其工作原理为：储能发电机的储能设备中存在旋转的磁场，该磁场可以很好的控制发电机水平轴螺旋桨的转速，使之转速速率平稳稳定，进而保证了发电频率的稳定。此外通过双馈异步发电机的引入，可以合理的处理发电机正常工作时风力机转子与定子的关系，使之可以随着风速的变化而变化，保证了设备在当前条件下最快、最合适的转动速度，使风能得到最大化的利用。

储能技术的另一大应用则是可以稳定发电机输出电流的波动。例如，不管输电电流有什么变化，都在其工作之前添加滤波电容，该电容主要起到削峰填谷的作用。简单来说，即电流经过电容时，可对其内部电流进行滤波整理，在电压过大时吸收电流进行储存，达到降压的效果，电压平稳时则不发生改变，一旦流经电容的电压迅速下降时，滤波电容便可将之前储存的电压释放，使电压达到平稳，稳定了供电系统，增加用户体验。

3.储能设备分类

3.1超级电容器储能

该储能设备主要是运用电化学双电层的原理进行研发而成，所形成超级电容器储能系统，该系统在运行的过程中，能够提供较为强大的脉冲功率，这样在充电的过程中就会保证电力表面维持在理想的状态，电荷将能够有效地吸引周边的电解质溶液中异性的离子，并将这些吸引的异性离子依附在电极的表面，从而形成双电荷层。从对超级电容器储能技术的调查中发现，系统能够达到的最大储能量为30MJ，主要用于短时间、大功率的场合以及用于一些电能质量高峰值的功率场合中，有效解决了电压瞬间跌落以及瞬间受干扰的问题，对保证电力能源储备量具有较大的作用。

3.2超导储能设备

超导储能设备主要是运用超导线制成的线圈进行储能，尤其是在电网供电的过程中，能够将提供的磁场能量进行有效的储存起来，并在需要的情况下，再将其送回电网中继续使用，该技术被广泛的应用在风力发电系统中。超导储能技术具有能量损耗小、释放能量速度快、较高的灵敏性等优点，尤其是对调节电压、频率、有功功率、无功功率的过程中有着极大的效果，并且，通过实践证明，超导储能技术在风力发电系统中的实施，对大容量和功率能量的转换补偿有着极大的作用，被广泛的应用到风力发电系统中，深受能源企业的青睐。

3.3蓄电池以及其他储能设备

蓄电池储能技术是较为常见的一种电力能源储能技术，主要是运用电池的正负极氧化还原反应的方式进行充电和放电的过程。蓄电池主要由控制装置、电池、辅助装置、交直流逆变器等组成，当然，在蓄电池使用的过程中，由于化学物质选用的不同，也会给蓄电池储能效率带来一定的影响，现阶段被应用到风力发电系统中的主要蓄电池有钠硫电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池、液流电池等。

4.储能式发电机

事实是大容量的储能器还不能普及，甚至到目前我国很多的风力发电机系统还采用传统的发电装置，究其原因是因为储能式发电机的成本高、体积大且运行管理要求严格。曾有工作人员计算过，在风力发电站采用储能式发电机，那么一个100kW・h的发电机所占用面积超过75平方米，而且对地下基础要求也高达15m，同时储能式发电机在应用期间还需要采用一些其他的辅助设备，由此所造成的成本和面积占用更大，这也给储能式发电机的正常应用带来新的困扰。对于中、小型的风力发电机，实在有100kW・h以下的储量也就够了，由于它可以大大减缓发电的波动题目，而这样的储能式发电机也就20t左右，可以安装在水平轴螺旋桨式风力机的塔架上或垂直轴风力机的机座上。

5.储能式发电机前途无量

储能式发电机是近几年研究的一门焦点课题，也是电力事业发展不可逆的趋势。就目前的工作实践中发现，储能式发电机的运用范围非常广，它不仅在风力发电系统中有着独特的地位和作用，而且因为它涉及电能储能的特征，这也是未来电力事业发展中所必须面临的历史性问题。

6.结束语

综上所诉，不难发现储能式发电机的应用是风力发电的革命性突破，虽然还存在着一些问题，但这是科学发展之必然，储能式发电机在风力发电中的应用拥有无比美好的未来，是风力发电发展的趋势所在，因此研究与探索储能式发电机在风力发电中的应用技术，对我国的电力事业发展有着重大的推动作用。

参考文献

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[2]程琳,都小利,王月兵.基于小波算法的风电储能装置优化控制[J].西华大学学报（自然科学版）,2018(5):77-81.

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