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

吴云

银川科技学院

宁夏银川市750000

摘要：我国为应对能源危机，实现能源转型升级，提出“双碳目标”，大力推动新能源发展、节能减排，以构建清洁、安全、可持续发展的能源系统。风电既清洁环保又可持续，是新能源发展中的重点之一。但风力发电输出功率受到风速和风向的影响，发电不稳，输出功率随机波动大，电能质量差，直接并网将影响电网安全稳定运行。储能系统可以根据功率变化，释放或储存电能以满足电力需求，保证电力输出的稳定性和连续性。本文主要就风力发电系统中储能技术的应用进行分析。

关键词：风力发电系统；储能；技术

引言

传统电力系统的主要特点是供需平衡，即电力的供应和需求达到平衡，以确保系统的稳定运行。然而，新能源技术的快速发展，特别是风能等非稳定性能源的大规模接入，使得电力系统的供需平衡变得越来越困难。此外，电力系统的负荷也呈现出不断增长的趋势，为了满足负荷需求，电力系统需要不断扩容升级，但高成本和对环境的影响成为了制约因素。储能技术的出现为电力系统的发展带来了新的希望。储能技术可以将电能储存起来，用于平衡电力系统的供需矛盾、应对负荷峰值和电网故障等问题，提高电力系统的可靠性和经济性，降低系统的供电成本和排放。随着储能技术的不断发展，电力系统的负荷可以更加精细地调度和管理，电网规模可以更加灵活地扩大或缩小，电网的稳定性和可靠性可以得到有效保障。

1储能技术的类型

1.1电化学储能

作为最早使用的电化学储能技术，铅酸电池技术发展较成熟、经济性好、容量大，属于能量型储能技术。而在实际使用期间，通过运用正负极材料之间的化学反应，可以将电能成功转化为化学能，并对其进行储存。不过，铅酸电池也有较为显著的缺点，其使用寿命短，且充放电速度较慢。铅酸电池被淘汰后，若没有得到正确处理，会对环境造成极大影响。在目前的发展中，锂离子电池储能也是一项相对成熟的电化学储能技术，与铅酸电池相比，锂离子电池寿命更长、能量转换效率更高、容量更大，在成本方面也较高。

1.2相变储能技术

在现今的新能源电力系统中，相变储能技术作为一种新型储能技术，在实际使用期间主要借助相变材料来实现热量的释放和吸附。通过这样的方式，可以对能量进行良好储存。对于这一技术而言，由于其自身所具备的能量密度高、使用便捷等优势，将其与熔融盐储能技术进行有机融合，是现阶段最常用的相变储能技术之一。在对电储能技术进行运用时，主要对水储热以及金属储热等方式进行运用。其中，水储热方式在实际运用时，需要利用水来作为介质进行热能储存。对于这一方式来讲，不仅使用期间投入的成本相对较低，且使用过程中更加便于维修与养护。对于金属除热技术来讲，在运用期间需要利用金属材质作为介质，通过金属的固液交换来对能量进行释放与储存。对于这一技术而言，其主要的运用优势是在储能温度与导热系数方面都相对较高。至于熔融盐储能技术，在对其进行运用时，先要对固态无机盐进行加热，在其达到熔融状态后，再利用热循环的方式对其所产生的能量进行储存。这一技术在实际运用期间的主要优势是具有良好的传热性能，且温度范围较大，价格也比较低廉。

1.3物理储能系统

物理储能作为新能源电力系统中使用的主要储能技术之一，在对其进行运用时，需要对相应的机械设备进行合理化运用。目前，这一方式运用较为成熟的是抽水储能。在现阶段的电力系统中，通过对物理储能技术进行运用，能够实现能源之间的有效转化。与其他的储能方式相比，物理充电技术在实际运用期间具有成本投入低、容量大等优势，使其运用频率相对较高，比如对抽水储能系统的运用。在实际使用期间，由于会受到自然环境以及地理因素等条件的影响，会导致其实际使用效果受到一定程度制约。不过，通过运用飞轮储能技术，可以对这些弊端进行充分弥补，进一步提升储能的效果。而飞轮储能技术在实际运用的过程中，由于受到外界环境的干扰较小，使其储能效率相对较高，能够将自身的作用优势充分发挥出来。

2风力发电系统中储能技术的应用

风电场配备储能系统，不仅可以提高风能发电质量和可靠性，实现调频、备用等功能，还会降低能源系统对传统化石能源的依赖。风电＋储能系统主要由风力发电系统和储能系统两部分组成。风力发电系统主要有风轮机、发电机、传动系统、控制系统、电网接入系统等组成。首先，风力机是将风能转化为机械能的装置，由塔架、叶片、轴承和转子等部分组成；当风力机的叶片受到风的作用时，产生扭矩使转轴旋转，将风能转化为机械能；然后，机械能需要通过传动系统传递给发电机，传动系统主要包括齿轮箱、联轴器、轴承等；接着，发电机将机械能转化为电能，它包括转子、定子和电场等部分；通过电磁感应，将机械能转化为交流电能，然后输送到电网中。控制系统控制整个系统的运行，并进行高效管理，主要由传感器、控制器、监测器等组成；实时监测风力发电机组的状态和运行情况，保证风力发电机组的安全可靠运行。电网接入系统是风力发电系统的重要组成部分，包括开关、变压器、电缆等；其功能是将风力发电机组输出的电能输送到汇集线路中。储能部分由蓄电池组、电池管理系统、能量管理系统、通信系统、储能变流器等组成。蓄电池组为储能系统的核心，由多节蓄电池组串联组成电源，用于电能的充放和存储。电池管理系统负责监控电池组的状态，实时采集电池组的运行数据；对电池的充放电、电压、电流、温度等参数进行监测和控制，并根据电池的状态对电池进行维护和管理。能量管理系统负责整个储能系统的能量管理，监控、控制和优化能源系统的运行，包括能量调度、能量监控、故障诊断、能量分析等，为储能设施提供高效稳定的能源管理。通信系统负责实现储能系统中各子系统不同设备之间数据的实时传输，可实现整个系统的远程监控、智能控制、信息交互和安全防护等功能，提高了储能系统的运行效率和安全性。储能变流器组根据上层控制信号控制储能电池的充、放电过程，实现交直流变换功能。风力发电系统负责发电，并将电能输送至汇集线路；储能系统也与汇集线路相连，根据风电的预测值和实际值之间的差值选择充电还是放电状态，从而将电能存储或释放；无功功率补偿装置用以补偿汇集线路上无功功率的缺损；升压汇集站将汇集线路上的电压升压之后并入电网。

3储能技术的未来发展方向

3.1智慧储能技术

智慧储能技术主要是指通过智能化控制、优化和管理储能系统，提高储能系统的效率和性能。在电力系统中，智慧储能技术主要的应用包括：实时调度、电网频率调节、防止电压失调、电能质量改善等。未来，随着智能化和大数据技术的发展，智慧储能技术将进一步提高电力系统的安全性、经济性和环保性。

3.2系统集成储能技术

系统集成储能技术是指将多种储能技术进行整合，形成多储能技术互补、协同作用的系统。系统集成储能技术可以充分发挥各种储能技术的长处，从而提高储能系统的整体性能。未来，系统集成储能技术将成为储能技术的主流发展方向。随着储能技术的不断发展，系统集成储能技术的应用领域也将不断拓展，包括电力系统应急备用、可再生能源储能等。

结束语

综上所述，储能技术在电力系统中的应用非常广泛。未来，随着电力需求的不断增加和电力系统技术的不断进步，储能技术将会在风力发电系统中发挥越来越重要的作用，同时也将会得到更加广泛、高效的应用。

参考文献：

[1]付丹丹.储能技术在风力发电系统中的应用研究[J].电气技术与经济,2023,(01):150-151+155.

[2]高福伟.储能技术在风力发电系统中的应用研究[J].电子制作,2022,30(04):95-97.

[3]辛博然.风力发电系统中储能技术的应用分析[J].现代制造技术与装备,2019,(01):29-30.

[4]李强.风力发电系统中储能技术的应用[J].科技展望,2016,26(28):104.

[5]辛华,邢洁,李小燕.电池储能技术在风力发电系统中的应用[J].中国市场,2016,(32):66-67.