新能源接入电网中储能调频的研究

新能源接入电网中储能调频的研究

殷小龙

国家电投集团黄河公司黑龙江黄河能源开发有限公司163000

摘要：在新能源电力系统运行中，化学储能是一种常见的新能源储能技术，通过电池正负极的反应作用，实现化学能量与电力能源的有效转化，以此满足电力系统的用电需求，在达到电力系统储能要求的基础上，提高能源的利用率，保证电力系统运行的稳定性，促进储能技术在新能源电力系统能源储存和转化方面得以应用。

关键词：新能源；储能调频；接入

引言

近年来，随着新能源接入电网的渗透能力逐渐增大，由于新能源出力具有间歇性、不确定性和波动性的特点，对电力系统频率影响也在不断加强。目前各区域的水电机组和火电机组是主要的调频电源，传统的机组存在调频速度慢，时间长等缺陷，为保证电力系统的稳定运行，解决新能源不断接入电网造成的电网频率波动是未来急需解决的问题。

1储能技术特性

1.1抽水储能

抽水蓄能电站的关键设备是水泵、水轮、电动发电机组。初期的机组是水泵与水轮机分开的组合式水泵水轮机组。以后才发展为可逆水泵水轮机，把水泵与水轮机合为一台机器。正转是水轮机，反转即是水泵。电动发电机也是一台特殊的电机，受电时是电动机驱动水泵抽水，为上池放水;水泵变为水轮机时，电动发电机也就成为发电机。中国的抽水蓄能发展起步较晚，发展历程曲折，但发展成绩巨大截止2010年底,我国抽水蓄能电站装机容量达17GW的抽水蓄能电站在我国电力系统中不仅发挥了调频、调相、削峰填谷、事故备用等作用,还为优化电源结构、减少线路投资等产生了巨大的经济效益。

1.2飞轮储能技术

飞轮储能技术是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。飞轮储能的特点：飞轮储能具有效率高、建设周期短、寿命长、高储能、充放电快捷、充放电次数无限以及无污染等有点.适用于电网调频和电能质量保障，新型复合材料碳素纤维的发展使得飞轮的周边线速度可以超过1000m/s，大大增加了飞轮的储能密度。高温超导磁悬浮轴承技术的研究使得飞轮轴承的摩擦力大幅度减小，再配以空气抽真空技术，飞轮机组的效率可以达到80%以上，高于抽水蓄能电站。现代电力电子技术的发展为解决飞轮电机的高速旋转驱动问题以及能量的转换和传递问题创造了条件。飞轮储能系统的原理中电能转换系统主要由逆变器A、逆变器B和微控制器组成。逆变器B负责将整流器输出侧的直流电能转换成电压和频率可变的三相交流电驱动异步电动/发电机;逆变器A负责将直流电能转换为频率50Hz、电压和相位分别可调的三相交流电，经变压器与电网相联。由芯片等组成的微控制器实时监测电网的运行状态，连续不断地向逆变器A、B发出控制脉冲信号，协调控制飞轮储能系统的运行状态。飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时,它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降;而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。

1.3超导储能

超导磁储能装置(SMES)是将超导技术、电力电子技术、控制理论和能量管理技术相结合的一种新型储能装置。在实时补偿系统中，由于各种原因会产生不平衡功率，SMES从这一新的角度出发考虑提高电力系统稳定性的问题。SMES在电力系统中的应用包括：负荷均衡、动态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率调整、输电能力提高以及电能质量改善等方面。它的原理是把能量储存在一个磁场中，这个磁场是由超导线圈产生的，能量几乎不产生损耗。不过，超导线圈的超导现象要在极低的温度下才能实现，而维持这样的低温状态需要非常昂贵的费用。SMES系统主要由超导磁体、功率变换装置和控制系统三部分组成，其中超导磁储能体系包括超导线圈、低温容器和制冷装置。SMES系统的结构工作原理是SMES系统预先在超导线圈中存储一定的能量（一般为最大存储磁能的25％—75％），当功率高于（或低于）基准功率(电网所要求的功率）时，控制器检测到信号并通过触发电路向变流器发出触发脉冲，使其工作于整流状态（或逆变状态)，将多余的能量以磁能的形式存储在超导线圈中（或将超导线圈中的能量回馈到电网）。冷却装置保证了超导线圈的工作环境。失超保护针对失超时所引起的过热、高压放电和应力过载，对超导线圈进行保护。

2储能技术调频应用策略

2.1强化系统控制功能

储能技术应用于新能源电力系统中，对于维护电力系统安全运行具有重要作用。工作人员在运用储能技术进行新能源电力系统能源储存和转化工作时，为了促使储能技术达到最佳应用效果，需要结合电力系统运行情况，强化储能系统控制功能，尤其对电力系统内部功率较大的电流进行控制，通过对系统内部电流的有效控制，降低能源消耗量，实现储能技术在新能源电力系统领域的应用目的。工作人员强化储能系统的控制功能，除了控制系统内部电流变动情况，还可以通过控制储能系统内部装置，结合先进的信息技术，充分发挥现代技术智能化的优势。

2.2实现储能优化配置

储能技术合理运用到新能源电力系统中，能够有效促进能源储存转化，满足电力系统的用电需求，确保电力系统运行的安全性。为了进一步发挥储能技术在新能源电力系统能源储存转化方面的应用作用，需要工作人员加强储能系统优化配置，在应用储能技术进行能源转化时，应注意能源转化的质量和效率，尽可能为电力系统提供充足的电力能源，保证电力系统运行中有足够的电力能源可用。

2.3在光伏并网系统的应用

在当今新的电力系统中，光伏是一种新的应用模式。但是，在以这种方式联网的具体应用中，即时供电是一个需要解决的问题。通过大量的实践和研究成果，新的存储技术可以有效地解决网络的体积和能量不稳定问题。被动联邦储备和并行联邦储备确保新的存储功能能够充分发挥作用。这将达到系统脉冲的科学限制，并在正常加载过程中保持电流稳定。在实践中，新的存储技术通常只应用于不同的隔离和联网系统，或者您可以同时使用不同的存储系统来保持稳定的平衡状态。

2.4太阳能电力系统中的应用

太阳能产生电力，需要通过光伏和电网输送到电网。为了避免新能源造成的电力波动，电力企业必须积极致力于高效的存储技术，最大限度地提高大容量存储设备的稳定性和直接电流流量，确保电网的稳定性，保证电网平稳运行。为了提高技术应用的效果，电力公司可以通过智能地自动化技术应用过程来整合信息、计算机和存储技术，从而避免设备和网络瓶颈。在太阳能系统中使用存储技术的电力公司必须根据不同的运行模式(如热、光伏发电等)选择合适的存储技术产品，从而选择太阳能的高能效。

结束语

综上所述，新能源出力随着季节、温度以及在一天中的时间段都有较大变化，新能源等新型电源的接入，电网结构更加复杂，在传统机组调频的基础上，依托储能装置的优势进行辅助调频，可以有效提高未来电力系统的稳定性、可靠性。由于技术原因，目前储能调频技术应用在电网中仍然较少，未来对于储能相关技术的研究仍然需要进一步加深。

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