储能技术在新能源电力系统中的应用

储能技术在新能源电力系统中的应用

邵德厚  尹喆

山东省环能设计院股份有限公司   山东济南250000

摘要：在可持续发展理念不断深化的背景下，新能源的开发利用受到了社会的广泛关注。在电力行业中，使用新能源发电来替代传统火电，一方面可以满足社会发展对电力的需求，另一方面也能够实现对能源的高效利用，减少电力行业发展带来的能源紧缺和环境污染问题。文章从储能技术对新能源电力系统的意义出发，分析了常见的储能技术，并对其在新能源电力系统中的具体应用进行了探究。

关键词：储能技术；新能源；电力系统；应用

引言

随着新能源电力系统的持续性发展，对该类能源的电力开发形式也逐步增多，相关部门应科学选择合适的储能技术，利用电磁、化学与物理手段来更好地规范应用新型能源。开发与利用新能源可促进区域经济的发展，要全面探究储能技术的内在形式，在实际应用中将其技术优势充分发挥出来。

1新能源接入对电力系统的影响

随着双碳目标的设定，清洁能源在电力系统中的占比成爆发性的增长，电网整体结构逐步由集中发电模式向分散小微发电转变，由于小微发电具有分散性，发电容量小等特点。例如屋顶光伏容量往往仅够满足本楼用户部分供电需求，且存在间歇性，小微发电的出现使得电网架构不再是简单的发->输->配->用的架构，发电、用电在地域上在一起，无法按照当前发电厂和变电站的运维管理模型，对数量众多、地域分散的小微发电系统按传统发电模式进行控制，众多小微发电系统的综合协调控制成为当前必须解决的问题。解决这一问题需要对电力系统的调度运行、三道防线等做出改变，从而对电力系统带来深刻的影响，主要体现在以下几个方面：

新能源发电系统对通信网络提出了新的需求，由于小微发电的分散性，继续采用传统电厂、变电站通过电力专用MSTP回传网络实现信息收集管理的模式将导致有线网络规模爆发式扩充，导致各项成本过高，不符合推广应用初衷。因此，必须采用新型的通信方式和管理模式。

新能源发电系统对安全接入提出了新的需求，小微光伏发电利用商业楼或居民楼的屋顶作为发电场地，发电和用电就地完成。当采用新型通信方式时间管理时，传统电厂的安全接入方案将不再适用，必须研究新的符合安全接入规范要求的安全接入方案。

2储能技术的主要类型

2.1电磁储能技术

电磁储能技术主要包括超导磁储能、电容储能和超级电容器储能3种方式，其中，超级电容器储能在实践运用中可保持75%的储能量，其同时具备电容器、电池的储能特点，该储能方式的主要应用原理为双电层理论。使用超级电容器储能方式开展储能工作时，其释放过程具有可逆性，可重复使用，反复利用次数在100000次左右。与常规电容器相比，超级电容器的使用寿命较长，并具有强稳定性、高安全性与更宽的温度阈限[1]。将其与电池进行有效结合后，既能提升电池放电与充电的整体效率，还能有效延长电池的使用寿命。此外，超级电容器在实际应用中能够极大抑制风电功率的快速波动，提高风电场电力运行的稳定性。

2.2化学储能技术

铅酸电池储能是化学储能技术的重要方式之一，其中的电解液成分为稀硫酸，与锂电池相比，铅酸电池正负极构成具有较大差异，造成这一差异的主要原因是制作过程中采用的化学成分存在极大区别，即能量密度、空间需求不同。从能量密度的变化程度上看，铅酸电池的能量密度较小；对于空间需求来说，铅酸电池需要的空间较大。在了解铅酸电池储能的内在构成后，操作人员要选择合适的材料，将适宜的铅酸电池材料运用到化学储能技术中。

2.3物理储能技术

物理储能技术较为常用的是压缩空气储能方式。在实际应用中，压缩空气储能的操作步骤包括储能与释能，具有高转化率，其能源转化率可保持在75%左右。进行储能操作时，电动机内的压缩机将对空气进行降温、压缩，并将该气体存储到对应的海底储气罐、报废矿井内；在开展释能操作期间，受高温影响，空气将流入燃烧室内，使燃气发生膨胀，而燃气机轮则能在该空气的影响下为发电机发电。在实际应用过程中，操作人员若想利用压缩空气储能方式来获取准确数据，需要提前勘查相关区域的地形条件，并明确储能技术的操作环境，使操作环境达到储能标准，继而获取较佳的储能质量。

3 新能源电力系统中储能技术的具体应用

3.1在风力发电系统中的应用

风力发电系统是新能源电力系统最有代表性的形式，其原理简单、发展时间长、技术成熟、应用广泛，配合科学储能技术，能够切实提高能源利用的效果，保障电力系统整体的稳定可靠运行，同时也可以优化系统的无功功率。

如今，飞轮储能技术已经被应用到了风力发电系统，即风力发电机组+飞轮储能，通过合理应用飞轮储能技术，解决了风力发电风速不稳定的问题，可以保证风力发电系统电压的稳定性，改善风速扰动对系统运行的负面影响。相关仿真结果显示，飞轮储能技术可以在风力发电系统出现故障的情况下保持系统稳定，在面对风速扰动时维持稳定的风场输出，继而改善风力发电系统输出状态，保证电力灵活输出。在风力发电系统运行中需要解决的一个关键问题是电能频率的稳定性问题，其同样可以通过应用储能技术解决，依照系统负荷的动态变化情况，通过储能设施充放电的方式调节系统负荷，可以保持系统频率的整体稳定。

3.2在光伏发电系统中的应用

在新能源电力系统中，光伏发电系统是一种较为新颖的模式，可以作为主电网的补充，不过在实践中，光伏发电系统存在着瞬时功率稳定性差的问题，导致其实际应用效果并不理想。对此，可以科学应用储能技术，保障光伏并网系统功率的稳定性，提升并网效果。可以利用无源并联储能的方式，发挥出储能技术在稳定负载功率方面的作用，对系统脉冲进行控制，确保电池能够实现正常的充电和放电，保持电流的稳定性和平滑性。在实践应用环节，储能技术通常被应用在独立的光伏并网系统中，或者借助不同储能技术的联合使用，发挥各技术的优势，保持系统瞬时功率的均衡和稳定。

3.3机械发电系统

在机械发电系统中，要合理转化机械能与电能，具体而言，将机械能转化成动能，再由动能转化成电能，在此过程中，要想提高能量循环质量，提升电能转化效率，可在机械发电系统中科学运用物理储能技术中的压缩空气储能方式，该方式能够实现储能的有效转化，提升能量储存的科学性。而要想合理运用压缩空气储能，需要熟练掌握相关设备器械的用途，如电动机、压缩机、涡轮机与发电机等。压缩空气储能的操作步骤主要包括储存与释放，首先，操作人员要利用电动机将电能中的空气进行压缩，并借助压缩机将该空气存储到相关装置内。其次，在将压缩后的空气转化成电能时，要科学利用涡轮机将压缩机中的空气进行旋转，适当释放出一定量的废气，将价值含量更高的气体转化成电能，转换器械为发电机，这一装置的应用能够有效增强压缩空气储能的运用效果，提高气体利用效率。为压缩空气储能在机械发电系统中的运用过程。需要注意的是，控制机械发电系统的运行状态时，要精准检查发电系统内部的电能转化形式，将空气与电能的转变过程进行科学结合，加强该发电系统内部储能装置的使用效果。在应用机械发电系统时，要仔细观察发电系统内部的具体应用环境，及时对周围各项环境要素进行科学控制，精准确认压缩空气储能的使用条件，并在该储能方式的影响下，高效增强机械发电系统的应用效果。

结语

新能源电力系统中的储能技术在实际应用中具有极强的便利性，相关部门应准确把握储能技术的未来发展方向，合理规划电磁、化学与物理储能技术的应用状态，并将各项技术运用到风能电力系统、光伏电力系统与机械发电系统中，使储能技术的运用更具持续性、科学性。

参考文献

[1]李彦荣,王康民.新能源电力系统中的储能技术探究[J].应用能源技术,2022(5):54-56.