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

Summary：随着人民生活水平的提高，电能利用率不断提高。为给人们提供更多电能，能源企业应研究风能的利用过程，将取之不尽的风能转化为电能，并将其储存起来以备将来使用，而风能中的储能技术将成为能源技术的主导。Keys：储能技术；风力发电系统；应用随着现代化进程的推进，对能源开发及能源技术的研究越来越深入。为更好地适应我国未来能源结构的发展方向，储能技术已成为解决新能源发电问题、实现经济发展的重要前提。而风力发电系统中的储能技术，是我国能源与电力系统必须解决的重要问题之一。一、风力发电储能技术当前，我国各个行业已被不同科技覆盖，发展日新月异，供电稳定是社会持续稳定发展的重要保障。基于此，风力发电企业对储能技术展开全方位研究，已在世界范围内获得了优异成绩，同时将储能技术成果应用于我国各地的风力企业，逐渐成为风力发电建设中的常规化配置。将储能技术与风力发电系统结合能提升发电稳定性，解决部分地区无法获得长久稳定的风力资源问题，保证这些地区在少风季节依旧能满足基本要求的发电量。同时，储能技术还能保证风力发电平稳发展，避免让接入的电网系统产生强烈波动，从而保证输电稳定性，让社会能享受到安全可靠电力资源，满足城市发展能源需求，进一步提升发电质量、提高系统运行稳定性，对生产生活具有重要意义。从长远角度分析，储能技术推动风力发电平稳发展，让电力系统能持续供应电量，缓解当前工业发展能源短缺问题，为未来探索新能源建设争取宝贵时间。二、储能技术的种类1、超导储能。超导导体在一定条件下是无阻状态，能无损承载稳态直流大电流，超导体的无阻高密度载流特性使超导储能系统的能量损耗率极低，能量再利用率高；基于超导储能而研发的SMES设备能灵活治理电网的电压凹陷、谐波等，以及瞬态大功率有功支撑。SMES的出现打破了风力发电目前的技术瓶颈，广泛应用在各风力发电站。2、飞轮储能技术。其原理是利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。目前通过超导磁悬浮技术能有效降低损耗，采用复合材料能提高储能密度，降低系统体积和重量。飞轮储能系统中需使用到许多性能优秀的材料技术及电力电子变流技术，在实际应用中能量转化过程有所消耗，最终使整个飞轮储能系统的转化效率一般在90%左右。这种储能系统具有无污染、充放电次数无限及维修便利的优势，已得到了很多应用。在后来研究中发现，在飞轮储能系统中使用积木式组合后，能使该储能系统的储能效率更高，输出的电能持续时间更长。在实际应用中，飞轮储能系统一般应用在一些UPS和EPS中，能发挥重要作用。3、超级电容器储能技术。该储能技术是运用电化学双电层原理研发而成，所形成超级电容器储能系统，该系统在运行时能提供较强大的脉冲功率，这样在充电时会保证电力表面维持在理想状态，电荷能有效吸引周边电解质溶液中异性的离子，并将这些吸引的异性离子依附在电极表面，形成双电荷层。从对超级电容器储能技术的调查中发现，系统能达到的最大储能量为30MJ，主要用于短时间、大功率的场合及用于一些电能质量高峰值的功率场合中，有效解决了电压瞬间跌落及瞬间受干扰问题，对保证电力能源储备量具有较大作用。4、蓄电池储能技术。从一定意义上来讲，蓄电池储能技术应是最早的储能技术手段之一，经长期探究摸索，在生活中得到了一定的实际应用。长期以来，相关学者对蓄电池的储能技术研究较多，随着其容量的不断扩大，存储容量也进一步得到了提升和发展。蓄电池储能技术已逐渐成为人们日常生活中不可或缺的部分。5、其他储能技术。除上述常用储能技术外，当前应用较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，主要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，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，其具有较高能量转化率，可降低能量耗损，在风力发电与电力系统中多用于储能调峰。抽水储能在风力发电与电力系统主要起到集中发电、系统调峰效果，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。三、储能技术在风力发电系统中的应用1、氢燃料储能技术应用。对于风力发电系统中的储能技术控制系统，测量主要在比较单元、综合放大单元和整流单元下完成。其中，测量比较单元能测量并获得风力发电机运行期间形成的机端电压，并将实际测量的电压值与基准数值比较，以获得电压偏差信号。在风力发电系统中，氢燃料储能技术设备是一种电化学装置，能在化学反应原理下将风能转化为电能。当前，氢燃料储能技术设备能存储常见燃料。在使用该技术运行储能装置时，先将燃料在储能装置两极导入，之后进入催化层，催化储能装备中的燃料，并将其转化为动能。其中，氢燃料储能技术储能时间长，能实现长期储能效果目标，并且该储能技术下常用方式包括金属化氢气储能、液化氢气储能等。在目前发展阶段，氢储能装置可通过燃料、储能装置、电解槽和储氢罐三部分构建，并将其应用于风力发电系统中。当应用氢燃料储能技术时，风力发电系统能在风能推力下产生电解化学反应，产生化学气体，并将其存储在存储系统中。随着当前科技的不断创新和改革，氢燃料储能技术的应用范围将不断扩大。2、混合储能技术应用。目前，我国大多数风力发电系统使用混合储能技术来储存大量化学能。其中，混合储能技术是在蓄电池储能装置下完成的，功率密度相对较低，使用期限相对较短。然而，该系统的维护工作量大，并且会对环境造成一定污染，因此需加强回收工作。此外，当混合储能技术应用于风力发电系统时，超级电容器储能装置无需维护，此时系统应用周期将相对较长，这种储能装置对应的功率密度和工作效率强。应用于风力发电系统的混合储能技术，是由蓄电池储能装置和超级电容储能装置并联组成的一种混合储能量技术装置。其中，混合储能技术装置结构的并联应用刺儿菜优化蓄电池储能装置的充放电过程，在一定程度上有利于延长装置使用寿命，提高整个混合储能科技装置的经济性和技术性，从而提高风力发电系统的能量转化效果。四、储能技术在风力发电系统中的应用前景经过我国长期以来对储能技术的不断发展及创新研究，越来越多的技术在风力发电系统中得到了广泛运用，并取得了显著效果。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方式；但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成为未来工作中面临的主要问题。因此，在实际工作中，相关研究人员应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，只有这样才能使各个储能技术在风力发电系统中得到广泛运用。总之，风能在电力建设中,属于一类清洁、经济的品种,受到电力行业的重视。风力发电系统研究中,全面配置储能技术,能提高风力发电水平,降低能源消耗,促使电力行业能充分认识到储能技术的重要性。风力发电