新能源发电侧储能技术和运用分析

新能源发电侧储能技术和运用分析

卢秀兰

深圳市欣旺达能源科技有限公司     广东深圳    518132

摘要：近年来，在“碳达峰”“碳中和”国家政策引导下，新能源产业迎来快速发展。我国力争要在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，构建以新能源为主体的新型电力系统。然而可再生能源发电出力具有波动性和随机性，对电力供需要求的“瞬时平衡性”产生影响，其大规模并网会给电力系统的安全稳定运行带来新的挑战。储能系统具有存储和释放电能的特性，既能瞬时缓和因抑制供给侧可再生能源发电的随机性给新型电力系统带来的冲击，又能按照需求侧负荷动态变化及时做出反应，有望改善电力系统的稳定性和运行特性。储能技术在推动我国能源结构转变和能源共享等方面起到关键性作用，是促进电力体制改革和能源新业态发展的核心基础。因此，对储能技术的发展研究具有重要的现实意义。

关键词：新型电力系统；发电侧储能；运用

引言

在国家政策的大力扶持下，我国新能源产业规模正在逐渐扩大，研发资金的投入也在逐年增多，使得综合实力也在不断地加强，现如今已经获得了群众的认可。新能源储能技术在科技方面与环保方面现如今已取得了一定的突破，在我国政策支持下整体的发展速度正不断加快，未来需要从综合方面入手，以此使新能源储能技术与生态体系契合，最终达成预期目标，下面将对此展开分析与论述。

1新能源发电侧储能技术介绍

根据我国新能源发电侧储能技术的实际情况研究发现，从原本的发展初期逐步向高速推广阶段进展，2022年我国各省份陆续发布多项储能政策，提出新型储能并网运行及辅助服务管理实施细则，明确提出储能积极参与电网一次调频、AGC、调峰、调压、黑启动等辅助服务，并加快推动各地储能新兴市场主体参与电力现货交易。2022年全国已有多个百兆娃级储能电站并将储能技术作为当前新能源项目发展的标配。截止2020年上半年，我国已经有12个省份进行了电侧储能技术政策的应用，国家大力支持和鼓励此技术的开发推广。2022年多省份出台光伏电站、风电场配套建设储能比例不低于10% *2h,部分区域要求高达15%*2h。 新能源加储能项目受到政府及各界的广泛关注，规模不断扩大，随着信息化的发展，逐步朝着规范化、数字化方向进展，全国各地应结合自身经济和用电情况，构建科学完整，一体化的控制模式，有效管控储能效果，还要根据不同地区的新能源发电侧储能技术进行研究，提出创新工作策略，保证经济效益的同时，确保新能源更加环保，从根本上凸现新能源的有利发展。

2新能源发电侧储能技术和运用

2.1微电网孤岛控制

在微电网孤岛运行期间，储能系统可平衡孤岛内源-荷功率差以加强微电网运行鲁棒性，支撑临界荷载与正常荷载以最小化减载成本运行，保障孤岛供电可靠性；对于新能源高占比运行的微电网孤岛系统，通过储能改善新能源友好并网，实现新能源发电最大化，提升岛内供电能力；另外，在进入弹性恢复阶段时，储能可通过协同新能源发电的方式，为负荷恢复供电，推进供电的逐步全面恢复。

2.2液冷技术

由于液冷技术具有流阻低、载热量大、换热效率高，与风冷相比，液冷的优势明显，冷却效率更高，同体积的传热介质，冷却剂传递热量的速度是空气的6倍。在锂电池热管理中液冷将逐步替代风冷系统成为主流。相比风冷系统，液冷系统中电池的温差可控制在3-5℃，具有更好的温度均衡性，使得电芯一致性更好，整体提高电池系统的循环寿命和效率。

液体的接触方式有：冷板式、喷淋式、浸没式。锂电池储能系统采用冷板式，在电池PACK下设计液冷管路板，电池热量通过液冷机组进行换热，采用液冷方式后，电池箱防护等级达到IP65以上，这为实现PACK级消防提供了条件。液冷技术还面临着漏液、需要定期补充液冷剂、电芯部分位置未接触液冷板带来的温差等问题，需要不断进行技术创新，系统优化，并进一步降低储能系统耗能指标PUE 值。

2.3主动预警监测技术

2.3.1电池管理系统 (BMS)

BMS 是储能系统的核心子系统之一，负责监控电池储能单元内各电池的运行状态，保障储能单元安全可靠运行。由于电池单体众多，储能系统通常采用多层级架构电池管理系统对电池状态进行实时监测和控制，及时发现电池异常状态。 目前，BMS只能对电池外部温度、电流、电压等特征信号进行监视，加上计算能力和存储空间有限，不能直接全面地感知锂电池内部的情况，因而无法做到从根源上对安全事故做出提前预警。

2.3.2 光纤光栅传感系统监测

光纤布拉格光栅 (Fiber Bragg Grating ， FBG) 传感器以其尺寸微小、抗电磁干扰、耐腐蚀、可多路复用等优点， 近年来成为研究电池内部状态的热点，目前主要被用于电池内外部温度和应变的测量 。提出了一种嵌入式光纤传感器，通过采用可折叠的 FBG 对锂离子电池内部状态进行监控， 并且检测锂离子电池内部的压力和温度变化。将 FBG 和 Fabry-Perot 干涉光纤两种纤维传感器相结合，实现了对锂离子电池内部温度和应力的原位检测。 在锂离子电池内部植入传感器，能够有效监测电池的健康状态，但是锂离子电池内部空间狭小，多种活性物质混杂，光纤光栅传感器存在受到破坏的风险。 目前该技术的应用仍需要进一步研究。

2.3.3 电化学阻抗谱法

电化学阻抗谱法 (EIS) 是一种在电介质特性研究领域常用的分析手段，因具有宽频带内丰富的诊断信息、不会对绝缘造成损伤而被广泛应用。 其原理是：锂电池健康状态的改变会导致电池内部电化学反应发生变化，从而使 EIS 上的特征值发生改变，因此可以利用 EIS 对不同荷电状态、不同健康状态的锂电池进行测试，筛选出可有效表征锂电池健康状态的特征频率，建立包含温度影响的锂电池健康状态估计模型，实现对锂电池内部温度的精准估计。

2.4锂电池储能技术

锂电池储能技术主要利用电池正负极的氧化还原反应充放电，是新型电力系统的重要组成部分。目前锂离子电池作为一种主流的新型储能技术，已经商业化，在全球范围内装机规模显著。锂离子电池储能系统主要由电池组、储能变流器( PCS) 、电池管理系统( BMS) 、能量管理系统( EMS) 以及其他电气设备组成。电池是其中成本最高、技术门槛最高的部分，是整个锂离子电池储能的核心，锂电池的经济性和性能高度依赖于电池的经济性和性能。按照锂电池所使用的正极材料不同，锂离子电池可以分为磷酸铁锂电池、镍钴锰三元锂电池、钴酸锂电池以及锰酸锂电池。未来，锂离子电池技术将朝着长寿命、高安全性、低成本方向发展，循环寿命长、安全性高、成本低廉的正负极材料体系，能量密度高、安全的电池模组结构，精准可控的电池管理系统等是重点技术研发方向。“十四五”期间将开发百兆瓦级大规模、本质安全的锂离子电池储能技术，系统成本降低 30%以上，循环寿命突破 15000 次。

结语

在当前新时代背景下，新能源储能技术已成为未来主要发展方向，需要不断优化系统集成，不断提高系统设备安全，运维安全，不断创新技术，同时离不开国家相关政策的支持，最终使得研发逐渐成熟。

参考文献

[1]姜树伟.我国新能源储能技术创新能力提升研究[J].智能城市,2019,5(15):24-25.

[2]高敏杰,胡炜,李方正等.能源安全视角下的储能技术创新[J].中国能源,2021,43(8):77-83,24.