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

胡景隆

内蒙古龙源新能源发展有限公司  内蒙古呼和浩特市  010010

摘要：当前，我国社会和经济发展水平的提高，使我国面临的资源紧缺问题日益突出，因此，我国许多地区在早期就已经开始探索新能源，并且效果良好。尤其随着国家“双碳”目标的出台，新能源的开发日益受到重视。但在风电领域，风能的随机性和不稳定性成为了风电开发的瓶颈。要解决风电系统的不稳定问题，就需要采用能量存储技术。

关键词：风力发电系统；储能技术；应用

引言

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，储能技术在电力系统中的作用。

1储能技术应用于风力发电系统的特点

运用智能科技之优点，智能技术的运用对风电机组的运行管理具有重要意义。伴随着风力发电装机容量的持续增加，已经积累了大量的风力发电机组在自动控制系统下的运行数据，在储能技术的支撑和协助下，可以对各种数据进行自动的筛选和分析，从而实现自动化管理、基于多重算法的功率预测、关键部件的状态诊断、应急和故障管理等服务，这些都是今后我国风力发电系统主营业务中的重要管理内容。其次，在智能化程度不断提高的基础上，通过大数据技术，可以将风机内部的各类数据进行采集，并将其储存在特定的文档中，从而为风机个体提供更具针对性的服务。最后，推动智能化服务管理和新业务的发展，更好地为风电系统自动化控制和系统管理提供服务。如果要保证风电网络平台的可持续发展，那么就要逐步的将智能化风电管理技术运用到实际中，风电场生产管理人员可以利用异地管理和远程管理来实现各项业务功能。

2风力发电系统中储能技术的具体应用

2.1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。

2.2储能设备的接入

将能量储存技术应用于风力发电系统，提高风力发电系统的运行稳定性，减少机组的投入，提高机组的经济效益。在接入储能前，必须对当地的风能特性有一个全面的认识，根据实际需求，选择合适的储能设备。根据存储方式的不同，针对风电系统的能量储存技术还可分为两类：分布式存储技术和集中式存储技术。分布式就是将一部分能量储存装置安置在风电场附近，然后在每个发电机上都安装一套能量储存装置。尽管这种方式可以有效地改善供电质量和供电水平，但缺点也无法避免，每个机组都要安装一套储能装置，工作量大幅增加。另外，在施工中安装工艺要求比较高。集中式能量储存技术也可以被用于风电系统，它是一种非常重要的能量储存技术，可以通过调节电网运行方式来调节能量储存设备的输入和输出，提高风电系统应用的灵活性。同时，该技术还可以减少安装数量，有效地克服了传统的分散式存储技术在安装过程中存在的问题。

（1）分布式储能技术的应用。风力发电系统中均有直流线路，为了使用分布式储能，直流母线必须连接一个电容器。如果风力不强，则利用储能向直流母线提供能量，由逆变器将其传输到直流端，然后再传输到电网，提高系统的稳定性。当风势增强时，剩余的能量也被转移到直流侧，使电力资源得到最大程度的发挥。

（2）集中式储能技术的应用。这项技术要求将风电场的主线与储能设施相连，多余的能量储存起来，并根据现场情况进行调节。在风力资源大幅波动的情况下，逆变器被设置为“升压”，从而改变变流器的运行状况，在此过程中，该逆变器还可以对后备电池进行充电，从而达到蓄电的目的。

2.3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储能技术的未来发展趋势

随着全球能源转型和可再生能源的快速发展，风力发电系统已经成为一种广泛应用的清洁能源发电方式。在风力发电系统方面，储能技术也逐渐成了人们关注的焦点。未来，储能技术在风力发电系统中的发展趋势主要有以下几个方面。

（1）储能技术的成本将进一步降低。随着技术的发展和成熟，电池储能技术的性能将不断提高，从而使储能系统的维护和耐用性得到提高，减少了企业的维护成本。此外，随着储能技术的规模化生产，制造成本将进一步降低。同时，政府的支持和鼓励也有助于降低储能技术的成本，例如政策支持和优惠税收等。随着储能技术的市场需求不断增加，供应链的优化和成本的下降也有助于降低储能技术的成本。

（2）储能技术的容量将不断增加。随着电池技术的不断进步，电池的能量密度和储能密度将不断提高，从而使储能系统的容量得到提高，能够满足更多的电力需求，提高风力发电系统的发电效率和经济性。此外，随着储能技术的规模化生产和普及，储能系统的容量也将不断提高。

（3）储能技术的智能化水平将不断提高。未来，储能技术将不仅仅是简单的电池储能，而是智能化储能。例如，储能系统将能够自动识别负载需求，并根据需求进行自适应调节。同时，储能系统还将能够通过云端平台进行远程监控和管理，从而实现更高效地运营和维护。

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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