新能源发电端储能技术应用分析

新能源发电端 储能技术应用分析

刘锡华

（ 惠州电力勘察设计院有限公司 516023 ）

摘要：随着时代的进步人们对电能的的需求日益增加，推动我国电力事业发展更加迅猛。一般情况下都是即发即用的方式，而新的技术能够有效的储存电能，解决传统方式下带来的很多弊端。近几年经济发展迅速，越来越多的行业都开始应用储能技术，尤其是在新能源发电这一方面。在逐渐发展的过程中形成了智能电网，供电质量得到了提高。所以说，我们要根据不同的电力生产结构、不同的电力规划应用不同的储能技术，这样才能最大程度的发挥优势，实现智能电网的经济效益。

关键词：新能源发电系统；储能技术；储能系统；蓄电池；电力系统

引言

电网结构一般可分为电源端（发电侧）、电网侧（供电侧）、用电端（用户侧）三类，电网侧、用户端储能示弱格局下，而新能源发电端的储能在政策支持下，已经逐渐进入新能源企业投资决策视野。电力企业将储能技术视为缓解调峰压力、降低输变电损耗、保证电网安全的重要工具，资源省份也将储能作为撬动投资的重要载体。本文主要围绕新能源发电侧储能技术应用展开详细分析。

1 概述

1.1 常规储能电池的原理、应用及研发

储能技术是指通过物理或化学等方法实现对电能的储存，通常采用能量储存和能量释放的人为控制技术手段的过程。目前，成熟完善的储能技术可以普遍解决光伏发电、风力发电、渔光互补等的并网技术难题、发电的间歇性问题等，进而消除大规模发展新能源发电的主要障碍。因为蓄电池储能的时间、形式、数量的差异普遍存在于新能源的开发、转换、利用进程中。为了缓解这些差异，便于新能源的高效利用。所以，提升新能源发电系统装机容量的同时，还需大力提高发电端对剩余电能的最优储存和高效输出储存电能的质量等技术。

1.2储能系统在电力系统中的应用

图一 储能系统在电力系统中的应用

从电网结构看，电能来源于发电端，在电网侧、用电端消耗。在发电端，对于常规的发电机组所发的电能，通过并入储能系统可辅助改善发电机组AGC性能 ，提高机组频率调节能力，目前已得到大量应用和推广。在电网侧，储能系统通过直接并入电网侧对频率异常状态的主网进行干预控制，可以成为电网频率稳定控制的有效手段。在用电端，储能技术最容易实现的应用场景是基于峰谷电价差，利用储能产品“低充、高放”实现盈利利。随着具有不稳定性和不可控的新能源发电并入大电网，新能源发电系统发电侧的储能系统应用将显著提高电网的接纳能力，有效提升线路输送功率。本文重点研究储能在新能源发电系统发电端的应用。

2 主要的储能技术

2.1 抽水蓄能电站

图二 抽水蓄能电站原理图

在 各种电力储能技术中，抽水蓄能电站是最成熟、应用最广泛的储能技术。抽水蓄能主要是在用电低谷时，水泵将水从低处抽到高处的水库；用电高峰时，打开水库利用水的势能发电。抽水蓄能具有能量密度高、存储容量大以及存储周期长等优点，但是会受地理位置和投资成本的限制，会对当地的生态环境造成影响。

2.2 蓄电池储能

蓄电池储能是一种化学储能方式，主要由蓄电池中的电解质经过化学反应将电能转化为化学能存储起来。在电力系统中，蓄电池的作用是在用电负荷低谷时进行充电储能，在用电负荷高峰时将电能及时输送到电网，从而减轻对电网波动影响。蓄电池储能的使用寿命相对较短，维护过程相对复杂，但其有响应时间短、不受地理资源的限制、应用需求配置灵活及使用效率高等优势。

3 储能系统的作用

（1）提升火力发电机组的调峰能力。例如我国北方电网需要很大装机容量供热机组，为供暖期解决电网调峰能力不够的缺陷。而储能系统对增强电网的调峰能力和不可再生能源发电消纳作用显著。在电厂侧安装热水储热系统或电锅炉系统，可实现大容量储热，从而提升了机组在供热期间的调峰能力。（2）提升电网的安全性和稳定性。随着可再生能源发电的进一步发展，在运的传统机组容量减小导致系统的惯性降低，可能危及电网的安全性和稳定性，可配置快速响应的储能系统来平抑频率的波动，提升电网的安全稳定性。（3）降低电网的峰谷差。在峰谷差相对较大的地区，对实施峰谷电价且电力用户负荷峰谷差显著的电力用户，鼓励由用户或第三方投资储能系统，进行价格套利或参与市场竞争，从而降低电网的峰谷差。（4）提高外送电力的调节能力。部分地区自然资源丰富，远期可再生能源发电的装机容量会逐渐增长，其消纳问题也就越来越依赖区域外的电网。这种情况下，集中建设大规模的储能系统（包括抽水蓄能、化学电池储能和压缩空气储能）更为合适，能提高可再生能源出力的可控性和在电力市场中的竞争力。（5）降低断面受阻。对于电网覆盖的地理范围广、送电距离较远，在方便可再生能源集中接入电网的区域，建议可建设大规模的储能系统（主要包括储热发电、化学电池和压缩空气储能），从而减小由于断面受阻而引起的弃风弃光电量。

4 储能技术在新能源发电中的应用

4.1 储能技术应用于风力发电、光伏发电

如果一个地区的风电场或光伏发电场数量较多，那么如何提高风电场或光伏发电场的稳定性以及电能质量，解决低电压穿越就成了风电场、光伏发电场最主要的问题之一。首先要在风电场安装储能系统，放置在变流器附近，这样能够有效提高输出功率的稳定性。除此之外，安装双向的变流装置也是非常有必要的，每一个风电机组都必不可少。还要借助一定的方法，控制发电机组，降低功率，使功率平滑缓慢，这样才能在一定程度上对功率起到缓冲作用。即使在极端条件下，输出功率也能满足电网功率要求，并把多余的电能吸收储存，这样不会对风电机组产生伤害，也提高了电压的穿越能力，这种储能技术能够进行动态调节在第一时间做出响应，确保电力系统安全稳定的运行。储能技术在光伏发电并网中很好地解决瞬时功率平衡问题。

4.2 储能技术有效解决新能源发电及时消纳问题

电力系统是由电源、电网、负荷三个部分组成，电力系统具有同时性，其供需关系需保持平衡一致，即电源侧所发电量、输配电过程、负荷侧用电量三者必须同时完成，时刻保持相同。常规能源水力发电、火力发电及核能发电均可以通过人工控制消纳进行调节。因新能源发电具有显著的随机性、任意性、波动性、等不可控因素导致了发电量对电网出力不均衡，导致规模化的新能源发电并网后，电力系统的供需关系可调控性降低，电力系统呈现出较强的供需双侧随机性。而这种双侧随机性不仅会对电力系统的安全稳定产生影响，还会造成一定比例的弃风弃光，从而降低新能源的利用率。储能技术可以高效解决新能源发电消纳能力问题，实现对新能源最大化利用。通过储能技术在新能源发电高峰期与用电低谷期将用户消纳后的剩余电量存储起来，在用电高峰期与发电低谷期将储存的电量输送出去，减小负荷峰谷差，提高系统效率和设备利用率，具有消峰填谷的作用。通过储能技术增加备用容量，解决新能源发电与用电的供需平衡问题，提高电网安全稳定性和供电质量。

4.3 转变观念促进储能技术与新能源发电和谐发展

储能技术不是新能源发电技术，在两者发展相对缓慢的阶段，两者有着不一样的发展空间。如果在国家对新能源发电政策的大力支持下，新能源发电技术将会出现破冰式的发展。由于光伏发电、风力发电、渔光互补等新能源发电均会受自然条件、外部因素影响发电的效率，如供需关系得不到合理的调控，这样将无法高效利用新能源发展技术，或是出现瓶颈。在这个时候，提出储能技术这个新的科技概念，弥补新能源发电技术的缺点，这也是保障新能源发电技术高效发展、能源合理利用过程中衍生出来的新技术。同时，国家应提出大力相关配合新能源发电的相关储能技术研发，例如一系列的优惠、补助政策的推行，从而减免储能技术发展过程中的经济压力，这样才能促进储能技术与新能源发电技术的和谐发展。

5 结语

综上所述，当前的储能技术主要是靠蓄能电池，但蓄能电池的受电池的原材料及充放电次数影响比较大，这个是目前储能技术发展的一个瓶颈。储能技术为新能源发电高效利用、确保消峰填谷发挥重要作用。我国电力系统是集中输配电模式，但新能发电却是较分散的发电系统，分散的电源变为集中的电源输出，储能技术也将充当重要的角色。随着对可再生能源高效利用的新能发电技术的的飞速发展和社会对电能质量要求越来越高的新形势下，储能技术在新能源发电端保障并网的安全可靠运行。不断更新的储能技术在新能源发电领域前景是光明的。

参考文献

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