储能技术在风力发电系统中的应用研究

 储能技术在风力发电系统中的应用研究

作者姓名：薛飞飞

单位名称：延安能源开发有限责任公司 单位省市:陕西省 延安市 单位邮编：716000

摘要：随着社会的不断进步，用电需求也在不断增加。在经过多年发展之后，

我国目前已经在电力领域取得了国际领先的优势，能够为公众提供更加安全稳定的电能。在经过几十年的技术积累之后，风力发电已经逐渐呈现在公众面前，能够以更低的成本发出更加高质量的电能，极大地减小对环境的破坏。风电属于清洁可再生能源，在实际应用中可以结合储能技术发挥出更大的作用。文章将对储能技术的原理以及特点进行说明，并且阐述储能技术在风力发电中的应用前景。

关键词：储能技术；风力发电；应用前景

1常见储能技术类别及其特点

1.1飞轮储能技术

飞轮储能技术主要是借助电能驱动带动装置圆盘旋转，实现电能到动能的转化，所生成的动能将被存储在装置加速质量块中，需要发电时，飞轮将凭借自身动能为发电机提供能源，继而实现动能到电能转化。在传统化飞轮储能期间，将产生大量耗损，为解决耗损问题，逐渐将超导磁悬浮技术应用到飞轮储能装置中，借助新型复合材料增强储能密度，并缩减储能装置体积。飞轮储能的能量转化率约为90%，仍存有上升空间，但飞轮储能具有无污染、保养维修便利、不限次充放电等优势，因此，在风电系统中，飞轮储能技术仍具有较强应用空间。随着发电产业与电力系统的发展，飞轮储能技术得到进一步开发，借助飞轮储能用于补偿发电功率短期变化情况，维持电力系统稳定性，同时，积木式组合飞轮储能方式被提出，极大提升了飞轮储能充放电效率。在大规模并网形势下，为保持并突出飞轮储能优势，逐渐将飞轮储能的研究目标集中在并网型飞轮储能系统研究中，引入新型微损耗轴承及高强度飞轮材料，提升飞轮储能系统性能，使飞轮储能系统趋向高转速、大容量、模块化发展。此外，为确保飞轮储能能够在风力发电系统中得到良好发挥，近年来还注重飞轮装置转子结构对应力、储能密度的作用，致力于调整优化转子结构改变飞轮半径、最高转速、储能总量，使飞轮储能技术能够良好适应于风力发电系统。

1.2超导储能技术

超导储能系统与飞轮储能系统存在一些区别，在工作过程中是将电能首先转变成磁场能量进行存储，等需要使用的时候再转换为电能。超导储能是比较先进的技术，能够实现对能量的长期存储，并且损耗更小，使得对能量的利用效率很高。在将磁场能量转换为电能时，能量转换的速度非常快，相比于飞轮储能系统，超导储能系统能够将能量转换效率提升至96%以上。由于超导具有很好的动态性，响应时间短等优点，超导储能系统的技术运用十分广泛，主要运用于输配电网支撑、调节功率、提高系统稳定性等方面。在20世纪90年代，关于超导储能技术方面的研究就已经比较成熟，能够比较好地运用在风力发电系统中，但是如何进一步提高超导的工作转换效率仍然是学界需要攻克的问题。

1.3蓄电池储能技术

蓄电池储能技术为传统化储能手段，经长期开发与探索，蓄电池储能出现多种类型，并在多领域中得到广泛应用。随着蓄电池储能的发展，电池存储容量逐渐提升，大幅度提高了蓄电池应用价值。①铅酸蓄电池。该类蓄电池存储容量已达20MW，远超蓄电池初期发展水平，因铅酸蓄电池可靠性高、制作成本低、环境要求低，故而在风力发电系统中较为常见。铅酸蓄电池在环保与资源再利用方面存在劣势，当铅酸蓄电池使用寿命结束后将不具备任何用途，且铅酸蓄电池在降解期间无法无公害化处理，若处理不当则会污染环境，与新时代生态环保理念相悖。②镍氢电池。该类电池最早于2008年在北京用于混合电动车，在实际应用期间发现，镍氢电池能量转化情况与周围环境存在紧密关联，即受环境影响大。若在电流较小的情况下，放电时的能量密度至少为80kWh/kg，但若电流较大，放电时的能量密度降至40kWh/kg。③铿离子电池。该类电池同样受环境影响较大，且制作工艺复杂，故而在风力发电系统内不适用。④全钒液流电池。汞在电解液环境中将产生化学反应，在电极表面进行氧化还原，继而完成蓄电池的充放电。在钒液流电池实际应用期间，其高效率、低成本的特点逐渐被业界关注，现已取得一定成效。

1.4超级电容器储能技术

该技术能够提供更大的脉冲功率。在对该电容器进行充电时，在电极表面的离子不断地吸引异性的离子，最终因为吸引力的作用而依附在电极的表面，也就形成了双电层电容。一般超级电容器储能技术都用在电力系统中电能质量高峰值功率场合中，一旦出现负载过大导致电压跌落比较严重时，就能够立即放电，提高电压，使得供电更加稳定。超级电容器储能技术的优点有很多，例如：可以产生较大并且稳定的电流、充电放电的时间比较短，并且多次重复循环的充电放电不会让电容器有损害。但是目前由于我国这方面的研究起步较晚，我国在这方面的技术比较落后，相对于像美国、日本、韩国、欧洲等掌握核心开发技术的国家，我国在这方面的研究仍有很长的路要走。如果在风力发电系统中使用超级电容器储能技术，会让风电电能的质量更高，稳定性更强。

1.5其他储能技术

除上述常用储能技术外，现阶段应用较为广泛的还有氢燃料电池储能、压缩空气储能、抽水储能等。其中氢燃料电池储能成本相对较高，但环保性强、性能优异，受限于成本与技术，现主要被应用在航天航空领域，但随着技术的成熟发展，现已认识到氢燃料电池储能技术在风力发电系统中的较大潜力，现已逐步在风力发电系统中得到应用。压缩空气储能需借助燃气机实现，该储能方式具有较高能量转化率，可降低能量耗损，现在风力发电与电力系统中多用于储能调峰。抽水储能现阶段在风力发电与电力系统主要起到集中发电、系统调峰的效果，但抽水储能对地理条件要求高，需建设配套抽水蓄能电站，故而存在一定局限。

2储能技术在风力发电中的应用前景分析

经过我国长期以来对储能技术的不断发展和创新研究，越来越多的技术在风力发电系统中得到了广泛的运用，并且取得了显著的效果。一般而言，在调峰时，技术人员会采用抽水储能和压缩空气储能两种方式；但是要对电能进行质量方面的保障时，通常会采用飞轮储能和电磁储能技术。在实际生活中还有很多储能技术受到成本、环境等等方面的影响无法被广泛运用。因此，随着风力发电在发电系统中整体地位的不断提升，如何优化储能技术，寻求更科学合理的技术已经成为未来工作中面临的主要问题。基于此，在实际工作过程中，相关研究人员应当加大对储能技术的开发，尽可能降低运行成本，提高转化效率，优化运输过程，只有这样才能使得各个储能技术在风力发电系统中能够得到广泛地运用。

结语：

总之，中国风电行业发展迅猛，同时也改变了世界风电格局，成为全球风电产业新的“风向标”。储能技术在风力发电系统中的应用具有广阔的前景。因此我国需要在今后加大对储能技术的研究力度，掌握自主知识产权，这样才能够实现对储能技术的广泛使用。政府也应当制定相应的政策支持，鼓励电力企业对储能技术进行研究，努力在混合式储能技术研究中占据优势地位，为我国电力系统安全高效运行提供新的技术支持。

参考文献

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