风力发电系统中储能技术的应用分析

风力发电系统中储能技术的应用分析

甘猛

新疆龙源新能源有限公司 新疆 830000

摘要：储能技术作为解决该问题的有效手段之一，在工程实际中的重要性就日益显著。本文中，笔者旨在分析储能技术在新能源电力系统中的应用优势，归纳总结储能技术在新能源发电中的应用方法，从而说明储能技术在构建新型发电系统中的重要作用，并得出了新能源发电领域中储能技术的一般可行性方法。

关键词：风力发电；储能技术；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风力发电储能技术概述

随着新能源发电的不断发展，许多先进的能量储存技术已经被开发出来，并在实际工程中得到了广泛的应用和推广。将能量储存技术应用于风力发电系统中有以下两方面优势：一是能量储存技术能够提高电力系统的稳定性，并可解决风电资源的间歇性问题；二是利用储能技术，风力发电系统可以稳定运行，为人们提供更加可靠的能源供应，满足大规模的能源需求，从而可以有效地利用资源。总之，储能技术在风电系统中的应用不仅可以满足负荷侧的需求，还可以根据实际情况进行适当调整，提高电网的稳定性、适应性和经济性，同时提高电网整体的运行效率。

2储能技术在新能源发电领域中应用优势

2.1抑制风电并网的功率

新能源并网的过程对电力系统带来的不良影响会损害电压的稳定性。结合储能技术，对风力发电场进行建模分析，构建有效的风—光—储协调控制方案，开展对电网无功功率和有功功率调节和容量配置，可控制功率的频繁变化，稳定并网的输出功率。

2.2稳定电力系统的频率

新能源并网的过程对电力系统带来了不良影响—频率波动。在新能源发电的情况下，加入行之有效的储能系统，可对电力系统进行功率补偿，确保入网频率的一致性。在此基础上对储能系统的进行优化，可提高新能源发电系统的寿命，进而降低整个电力系统的生产成本。通过在新能源并网中加设储能系统，使储能系统作为备用电源，可以改善由发电间歇而引起的供电中断现象，进而提高供电稳定性。

2.3优化电力系统的电能质量

在新能源发电并网过程中会出现电压降落或闪变等问题，导致电能质量下降。在新能源系统中加入储能设备，可平稳控制功率的波动，实现电能质量优化。在新能源并网中加入超级电容器等储能器件，通过模糊逻辑控制来进行电能质量的调控，可进一步改善电能质量降低的问题。

2.4提高新能源并网的经济性

由于新能源输出功率会变化不定，为提高电力系统的稳定性，需要提高备用容量。在新能源并网过程中，利用如抽水储能等物理储能方式，可将电能转化为稳定的物理势能，提高风电场并网运行的稳定性。通过结合电价收益最大目标和新能源输出功率最小目标，形成两种对应的新能源发电和物理蓄能方案，实现对应的稳定调节，既可提高电力系统的运行稳定性，也可有效降低了风电发电的成本投入。

3风力发电系统中储能技术的具体应用

3.1碳纳米管超级电容器

超级电容蓄能装置是由电流采集装置、电解质、隔离物和两块电极构成，利用电解质极化实现能量存储。与蓄电池一样，超级电容储能设备在进行充电时以离子的方式存储电荷，而超级电容的存储设备一般是由活性炭纤维、金属氧化物和碳纳米管等材料构成。碳纳米管储能器件的化学稳定性和电导率都很高，而且其力学性能和长宽比也很高，可以连续工作十万次以上，使用寿命很长，可靠性很高，不需要任何的维修，在风电场中是很适合的。

3.2氢燃料储能技术

储氢装置是一种电化学装置，将燃料和氧化剂的化学能持续转化为电能。燃料电池储存装置的容量没有上限，根据电解质的不同，燃料电池可分为质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池和碱性燃料电池。燃料储存装置分为电解质、阴极和阳极，它们的工作原理相同。目前，风能系统中最常用的燃料储存单元是固态储存单元和质子交换膜燃料储存单元。质子交换膜燃料电池（PEMFC）能量储存系统的工作原理：首先，通过双极板的气体通道，将氢和燃料气体引入到燃料储存设备的两极，再由膜电极的位置扩散到催化层中；其次，膜阳极催化剂表面的氢气分解为电子、质子和水，电子以电荷方式通过外电路到达阴极，并通过质子交换膜的磺酸基到达阴极，在阴极催化剂的表面，氧分子与进入阴极的三种物质发生反应。氢燃料储存技术可以实现长时间的储存，金属化、液化和压缩是目前最常见的氢储存技术，可利用燃料储存装置、电解槽和氢储箱三大模块组成氢储存装置，并将其用于风电系统。当有更多的风力时，电解池将水电解，产生氢，储存于氢的容器中；在储存氢气的过程中，剩余的电量转移至输出负荷，如果风能出现亏空，则储存在燃料储存器中的氢和氧发生反应，产生电能，为系统负荷供电。

3.3蓄电池储能

蓄电池有铅电池、锂电池等多种类型形式，其中锂电池凭借安全性高、输出功率高等多项优势被广泛使用在电动汽车及相关航空等领域中。我国的锂电池发展已经超越其他发达国家，达到了世界第二的生产力，但锂电池的发展过程中有优点有缺点，在续航及利用中还存在很大不足，使得锂电池成本造价依然较高，污染较严重等缺点，钠离子被引入的蓄电池制作中。此外与相比传统的酸电池成本更低的，铅炭电池已经成为超级电容，流液电池也被使用在电网应急复合消峰的方面。

3.4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。

3.5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。

结束语

在风力发电系统中，能量存储技术是一种非常关键的技术，它能够保证电网的稳定运行，提高电网整体的运行质量。必须加大对风电中储能技术的研究力度，因地制宜，合理地选择适合的储能技术，以便更好地推动其在风电领域的应用。

参考文献

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