探析储能技术在风力发电系统中的运用任贵波

探析储能技术在风力发电系统中的运用任贵波

任贵波

（中国三峡新能源有限公司东北分公司黑龙江省哈尔滨市150076）

摘要：随着人们生活水平的不断提高，电能使用量以及用电负荷在不断增加，为了给人们提供更多的电力能源，能源公司应通过对风力发电系统的研究来将取之不尽用之不竭的风能转换为电能，并将其进行存储以备不时之需。

关键词：储能技术；风力发电系统；蓄电池

随着最近这些年化石燃料的逐渐枯竭，地球的温室效应日益严重，一些可再生能源得到了极大的关注，尤其是对于风力发电技术的发展。近些年我国的风电机组大规模的接入电网，从而使风力发电所占的比重不断增加。如果采取限制风电场的规模并减小接入电网的比重，那么将会对风能的利用造成一种严重的浪费，并且对我国的风电事业的发展造成巨大的影响。因此，如何提高风力发电系统的稳定性越来越受到我们的重视。

1储能系统的组成和作用

1.1储能系统组成

储能系统主要有两部分组成：储能装置；功率转换系统。储能装置由储能元件组成，其主要功能是实现能量的储存和释放。功率转化系统有电力电子器件组成，其主要功能是控制充电和放电、调节和控制输出功率。

1.2储能系统在中小型风力发电系统中的作用

风力发电系统的能源为自然风能，具有很大的可变性和不可控性，因此风力发电机输出的功率会受风能的波动而波动。储能系统通过控制自身的储能和放能可以起到平衡电力输出功率的波动性，其具体作用如下：

负荷调节。当自然风能充裕时进行适量地储蓄电能，在风能不足时进行释放电能弥补风能的不足。

负荷跟踪。飞轮储能系统、蓄电池储能系统和超导储能系统等可以通过电力电子接口快速监测负荷变化，获得做出相印调整所需的参数。

稳定系统。储能系统可通过迅速变化的输出有功功率和无功功率有效地对风力发电系统输出功率和频率振荡起到阻尼作用。

黑启动能力。中小型风力发电设备启动需要一定的电能，而在远离海岸线的孤岛上，无电力来源的风力发电系统启动时就需要储能系统提供电能。

缓和风电开发的过度期变化。当风电场扩建时，储能系统可以起到缓和风力发电系统对新增发电容量的要求。在适当的地区配备储能系统，用电低谷期行充电，高峰期放电；在风能低谷期发电、高峰期充电。既可以有效增加输电线路的容量，还可以减少输电线路的峰值负荷容量。

有效提高风力发电系统利用率。储能系统可以在用电高峰期辅助输出电力增加系统的总容量。

2储能技术在风力发电系统中的应用

以中小型风力发电系统结构为例，分析储能技术的应用。储能技术解决了风力发电不稳定的问题，运用互补的方法，完善中小型风力发电系统的运行环境。

电能储存装置是指储能技术的应用，安装在风力发电系统的直流总线中，在直流端汇合了发电设备、电控设备，风力发电系统输出的交流电，在AC/DC逆变器的作用下，转换成了直流电，经过充电控制器，供电给直流负载，而储能技术的应用，就是将充电控制器的直流负载，存储并输送到DC/AC逆变器，转化为AC负载，而多余的电能仍旧会存储在电能储存装置中，以免发生电能浪费。储能技术在小型风力发电系统内，考虑到输出功率的变化，尤其是功率与风矿的关系，以此来确保负荷处于连续供电的状态。该中小型风力发电系统内，引入了储能技术，得到了高效的应用。结合储能技术，分析其在风力发电系统中的应用，如下：

2.1负荷调节

风力发电系统的运行中，储能技术应用在负荷调节方面。当发电系统处于负荷低谷期时，储能技术适当的充电，系统在负荷高峰期时，主动放电，有效调节了负荷，以免风力发电系统有不恰当的操作情况，表明储能技术在负荷调节中的实践应用。

2.2负荷跟踪

储能技术为风力发电系统提供了负荷跟踪的方法，风力发电系统中，在电力电子接口位置，接入了畜电池储能系统、飞轮储能系统、超导电磁储能系统等，运用储能技术，可以跟踪接口处的负荷变化，而且是在快速的状态下，跟踪负荷，把控风力发电系统的应用。

2.3稳定系统

储能系统在风力发电系统中，无功功率、有功功率的变化非常快，并且较为明显，储能技术可以在频率振荡、功率中，发挥阻尼的作用，维护风力发电系统的稳定，所以风力发电系统逐步将储能技术，应用到风力发电的系统稳定中。

2.4功率控制

功率控制是指储能技术主动校正风力发电系统的功率，还要控制功率因数。例如：在中小型风力发电系统内，储能技术与电力电子的接口位置，可以快速的提供有功功率、无功功率，目的是确保风力发电系统的稳定及功率效率。

2.5黑启动能力

黑启动能力是储能技术在风力发电系统中的一类功能，在系统孤岛运行的过程中，储能系统可以提供系统启动的电能资源，确保风力发电系统启动的有效性。

2.6延缓容量

风力发电系统有容量上的需求，储能技术可以在一定程度上，延缓系统对容量的需求，包括发电容量、输电容量。例如：储能技术延缓了风力发电系统的容量，可以削平负荷峰值，降低风力发电系统的容量需求，减轻调峰机组的运行压力，风力发电系统在延缓容量时，在恰当的位置，设置储能系统，促使储能技术能够在风力发电系统的低谷期实行充电，以此来简要负荷容量，增加系统输电的容量。

2.7提高利用率

储能技术在用电的高峰期，提高了风力发电系统的利用率，逐步增加发电系统的整体能量。例如：中小型风力发电系统，储能技术用于调节系统的不稳定，控制负荷的峰谷比，存储多出的电能，重新应用到负荷高峰期，避免存储与转换期间发生电能损失，现代风力发电系统中，在提高利用率方面，可以选择碳纳米管超级电容器储能系统结构，优化风力发电系统的应用。

3储能技术在风力发电系统中的前景

储能技术在风力发电系统中的应用前景，表现出较大的挖掘价值。在未来发展中，结合风力发电系统的运行，针对储能技术提出几点建议，首先，必须要注重储能技术在风力发电系统中的成本控制，从而逐步降低储能技术的成本，提升能量转换的实际效率，促使储能技术在未来风力发电系统中，能够得到普及应用。第二，要将储能技术的建设重点放在额定功率、环境条件、成熟度方面，这样能够管理好风力发电系统的电能质量，从而体现出储能技术在未来的应用前景。第三，储能技术中根据不同类型的技术种类，对风力发电系统调峰的作用，从而实现大规模的储能，保证风力发电资源的合理运用，避免造成大量的电能损失。第四，在风力发电系统中，实行多种储能技术混合应用的模式，这样能够确保储能技术在风力发电系统中实现经济型运用，还能做到能量管理与质量管理的经济可行的储能方案，推进储能技术的发展。

4结语

风电是投资成本最接近常规电力的可再生能源发电方式，且相对于水电，其对自然环境和生态的影响小，因此风电的发展前景更为广阔。由于风能的不稳定性，储能系统成为风电不可或缺的重要部分，考虑到储能技术的成本，应因地制宜，根据地区风能和用电特点进行匹配不同类型的储能系统，有的需要多种储能方式混合实用，以实现效益最大化。

参考文献：

[1]张文亮,丘明,来小康.储能技术在电力系统中的应用[J].电网技术,2008,32(7):1-9.

[2]程时杰,文劲宇,孙海顺.储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电气应用,2005,24(4):1-8.