风电并网中的储能技术研究林祥东杰

风电并网中的储能技术研究林祥东杰

林祥东杰

福建省福能新能源有限责任公司福建省莆田市351100

摘要：风电并网发展过程中电网的接纳能力是非常重要的一个问题，而储能技术的合理利用则能够好好解决这些问题。本文主要针对当前风力发电电能并网过程中存在的各种问题及其主要原因进行了分析，并针对风电电网工程中储能技术的具体作用进行了概括，对当前风电电网储能技术的相关问题进行了研究探讨。

关键词:风电并网；储能技术；控制研究

引言

在世界经济全球化发展的形势下，能源紧缺问题更加凸显出来，化石能源的可用储量在逐渐减少，而气候环境的逐步恶化，使得可再生能源开发和利用成为了当前世界重要的一个研究课题。风力发电是一种可再生能源的利用，也是当前可再生能源发电领域中应用最为成熟的一种技术，该技术不会产生对环境的污染，而且整个投资周期非常短，近几年来取得了非常迅猛的发展势头。

1风电并网工程面临问题分析

风力发电在输出电能的过程中具有较大的不确定性和波动性，我们目前在风力发电方面整体建设规模比较庞大，而且开发的高度也比较强，风力发电机组非常集中，电厂之间关联性也非常强。因此，风力发电输出电能过程中产生的剧烈波动会对整个电网系统产生巨大影响。此外，风力发电在实际应用过程中，机组的电力输出并网过程中主要使用的是电力电子接口，该接口与其他常规发电机存在较大差别，而且目前的技术水平下风电机组与电网之间控制力相对比较弱，整个电力网络的控制系统面对风电机组运行过程中产生的剧烈波动很难应付，从而给整个电力系统的运行埋下了安全隐患。

总而言之，风电电网工程在当前的发展过程中面临的主要问题就是，风电具有的巨大不可控性以及电力电子接口动态响应系统与常规电机之间存在的巨大差异。

2储能技术分析

目前，在电力系统领域主要有化学储能、物理储能、电磁储能、相变储能等4种类型[1]。相变储能技术在进行电量的存储和释放的过程中并不是以电能的形式来实现，其运行规律和能量等级都非常复杂。在当前，整个电网系统都会向着智能化方向发展，储能技术在需求侧管理方面发挥出了巨大的作用。

在不同的储能方式下其能量等级、运行功率以及最终的经济效益方面都会存在一定的差异，但是在针对整个电力系统的削峰填谷、稳定控制、电能优化等各个方面都能充分发挥出各自的优势[2]。

3风电并网中储能技术的应用分析

3.1提高风电低压穿透力

在风力发电的发展过程中低电压穿透是经常会面临的一个难题，由于低电压穿透的存在对风力发电系统的运行稳定性产生了巨大影响。要想进一步提升风电系统的低电压穿透能力，必须要针对以下两个方面进行不断改进。第一，要针对当前的风力发电系统控制措施进行不断改进；其次必须要充分利用相关的硬件设备来进一步提升整个系统的低电压穿透能力。上述两种方式在实际应用过程中各有利弊，硬件设备的使用会进一步增加整个风力发电的成本投入，但是在当前风力发电系统中该方法的应用最为广泛。通常情况下，风力发电系统经常会通过合理配置ESS来进一步提升整个系统的低电压穿透能力。由于整个电网存在故障暂态短的问题，因此，必须要求储能技术具备快速的反应能力，与此同时，还必须要求其能够在电网系统发生故障的时候实现挂网有效运行。

3.2降低风电功率波动

风力发电的功率输出存在波动，而且风电本身也难以实现控制，这也是导致风电系统入网稳定性较差、电能质量相对较差、电能调度经济性差的主要原因[3]。通过在整个风电系统中配置相应的ESS，并针对整个系统制定出科学合理的控制措施，就能够实现对风电功率波动的有效抑制，这样当风速发生随机变更的时候，其电力输出消耗的影响也能够得到有效抑制。为了能够实现对风电功率异常波动的有效控制，通常情况下会充分利用多种单位组合的储能单元来共同构成ESS，并针对同步优化，将储能容量的最小化，并实现储能技术的最大化，这些问题在风电并网储能技术的应用过程中都是要重点研究的内容。

3.3控制风电系统频率

由于风速具有不确定性，从而使得风力发电机组在输出电能的时候也具有一定的随机性，而且还会体现出电量爬坡等特征，如果利用常规电力系统的控制措施，并不能够实现对风力发电电能输出的精确控制，而且也由于风电本身的频率有不可预测性，这样就使得电网的调频难度进一步增加。ESS本身拥有非常迅速的反应能力，而且能够实现正反两个方向的功率调节。因此，风力发电系统中ESS的应用非常广泛。

3.4提高风电并网之后系统运行稳定性

在传统电网系统独立运行的情况下一旦发生扰动现象，其自身能够快速的实现状态恢复，而风电并网之后，由于风电机组与同步发电机存在明显差异，其瞬时功率的平衡性相对比较差，因此其运行稳定性会受到严重影响。ESS本身的功率反应能力非常快，因此在风电并网系统中的应用，能够让风电并网之后系统整体的稳定性得到有效提升。充分利用SEMS能够实现对风电并网之后整个电力系统稳定性的有效优化，在这种理念之下，然后设计出来SEMS控制器，而通过相关的对比研究和分析可以发现，ESS实际的控制效果更为突出。

3.5风电调度配置的优化

在风电并网系统中充分利用ESS能够有效提升整个系统的可调度性，在针对风电并网系统利用ESS之后控制措施、容量配置、运行经济效益等各个方面进行深入分析可以发现，合理的利用蓄电池控制方法，能够有效提升风电基地短时间内的功率可调控性能，但是由于该方法在应用过程中会频繁的出现充放电过程，因此会对蓄电池的寿命造成严重影响，将风电与柴油机进行结合使用后的系统也会面临可能容量等问题。而充分利用ESS能够实现供电成本的有效控制，而且也能极大的提升整个电网运行的可靠性。

4风电并网中储能技术应用展望

4.1加强储能体系以数学模型发展

由于目前存在多种储能方式，而且不同的储能方式之间也存在着较大的差异，要充分结合风电系统的实际状况来合理的构建ESS。针对大规模风电并网工程，如果仅仅应用单一的储能技术并不能满足实际需求，因此要结合实际状况将具备快速反应能力的ESS与具备大能量的ESS进行联合使用，由此构成复合型的储能系统，这样才能最大程度发挥出ESS的控制性能。在面对系统需求以及不同控制目标的时候，ESS模型本身的要求也会存在一定的差异性，而通过合理的建立数学模型是解决这一问题的基本条件[4]。

4.2加强储能系统控制研究

ESS功效的充分发挥必须要建立在合理的控制方案之上，而控制方案同时还会对储能容量以及运行经济效益产生一定的影响，因此，在储能技术的研究过程中控制系统的研究是非常重点的一个内容。随着当前储能系统控制研究的不断深化，ESS的功能也在逐渐实现多元化，相应的控制策略也变得越来越复杂。而多元化复合控制系统的应用过程中又会涉及到联合协调等问题，在这种情况下，整个系统的控制方案就显得更为重要。鉴于此，在未来针对风电并网系统储能技术进行研究的时候，必须要将储能系统的相关控制策略作为重点的研究内容之一。

5结束语

综上所述，文章主要通过这风电并网发展过程中所面临的各种问题进行了简要的分析，对其产生原因进行探讨，针对风电系统并网发展过程中存在问题提出了利用储能技术的有效解决措施，对我国能源结构的优化起到了促进作用。

参考文献

[1]袁铁江,刘沛汉,陈洁,刘佳铭,杨青斌.基于储能技术并网的高穿透功率风电广义运行成本计算模型研究[J].电网技术,2014,38(01):60-66.

[2]袁小明,程时杰,文劲宇.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析[J].电力系统自动化,2013,37(01):14-18.

[3]叶季蕾,陶琼,薛金花,黄阮明,王德顺,杨波.风电并网集成应用中的储能经济性进展分析[J].化工进展,2016,35(S2):137-143.

[4]赵龙,汪宁渤,何世恩,刘光途,张金平,王定美,周强,黄蓉,王明松.储能技术在风电并网中的应用研究进展[J].电子测试,2015(17):131-132.