新能源发电系统中储能系统的应用

庄园

中国水电顾问集团风电瓜州有限公司  甘肃省酒泉市 

摘要：新能源发电系统在社会发展中逐渐占有重要地位，同时其存在问题也更加突出，而储能技术能够有效的解决存在的一些突出问题，保证电性质量与发电安全性与稳定性。本文主要对现今洗呢能源发电系统中的储能技术进行简单介绍，并分析风电系统与光电系统中储能技术的应用。

关键词：新能源 发电系统 储能系统

1 新能源发电系统

随着资源与环境保护的协调发展，人们对风能、太阳能等新能源的开发利用不断成熟。与传统能源相比，新能源更加环保，其产生与消耗对自然环境的污染少之又少，同时对能够对生态多样性和物种多样性不会产生巨大影响。新能源为可再生资源，相较于传统的煤炭、石油等能源因为过度开采逐渐出现枯竭，新能源的储存量更加丰富，其补充率往往大于消耗率，而且资源分布广泛，能够可持续利用，能够有效的缓解社会对能源需求压力，维持社会稳定发展。

新能源发电系统在社会发展过程中其重要性逐渐突显，再加上全球气候变暖等气候问题对能源利用的限制，新能源对于社会经济建设越来越重要。随着煤炭、石油等能源的使用逐渐减少，人们生活中电能的需求不断增大，传统发电形式并不能满足社会需要，新能源发电系统的应用逐渐补足电力供应不足的情况。

2 储能技术的作用

储能技术主要利用外部介质将能量储存在其中，能够有效的改善发电性质，保持供电系统的稳定性，达到可持续供电。在现今的新能源发电开发与应用中，风能与太阳能的最为广泛，但相较于传统发电方式，风能与太阳能等新能源在发电过程中极易受到自然环境变化的影响，易出现波动性与间断，对发电系统及电网的安全性与稳定性产生影响。对于储能系统的应用例如风力发电，若风电装机比例超过20%，就需要借助储能技术对产生的能源进行储存，降低其波动性及经常性的间歇，保障电网及设备的安全运行，一般比例不超过10%。现今，新能源发电系统的不稳定性与电网负载间的矛盾越来越突出，在新能源发电系统中运用储能技术能够有效的提高电性能质量、削峰填谷保障发电安全、进行短期电力供应维持发电稳定。

2.1提高电性能质量。

因新能源发电系统运行极易受天气条件影响，一旦出现暴风暴雨等恶劣天气，新能源发电易产生剧烈波动，而储能系统能够有效的调节能源波动，维持电网稳定运行。

2.2削峰填谷，保障发电安全

能源生产与消耗的即发即用易产生电网负荷波动，发电机组运行效率会随着用电量变化，用电高峰会增加，反之，则降低，这就会降低发电机出会出现总体利用率。而储能技术能够将用电低谷时期产生的多余电能进行储存，在用电高峰期释放，调整不同时期发电机组的运行效率，提高发电机组总体利用率。

2.3短期电力供应，维持发电稳定

在发电系统发电过程中，电网运行一旦出现断网事故，这时储能系统能够迅速启动控制系统达到电网修正，同时在发电系统受到恶劣环境影响造成发电不稳定时，储能系统启动维持负荷运行正常，进行短期的电力供应。

3 储能系统在新能源发电系统中的应用

3.1主要储能技术

目前行业中的储能技术主要有机械储能技术、电化学储能技术、磁场储能技术等。不同储能技术又可以具体分为多种方式储能，不同的储能方式又具有一定的优缺点。机械储能技术主要是机械能的转化达到电能储备，常见的机械储能有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等；电化学储能是利用电极及电解液的化学反应进行储能，工作方式与生活中常见的可充电电池一样。常见的电化学储能有锂离子电池、铅酸蓄电池等；磁场储能主要是超导储能，用超导体在零电阻下能够无能耗运行储存电磁能，有较高的储存容量但系统较为复杂；电场储能包括电解电容储能及超级电容储能。

（1）抽水储能技术

抽水储能应用最为广泛，也最为成熟，主要将低位水抽到高处来储存电能，又通过从高位释放水来释放电能，但该方法需要高低落差，选址受到条件限制，同时需要在上下游配建水库，来进行抽水放水过程中水的储存，这种方法的能量转化率一般高于70%但不超过75%。工作原理简单，寿命时间长，能够储存巨大的能量，但选址较为困难，投资成本较高，建设周期较长。

（2）压缩空气储能

压缩空气储能主要是通过空气的压缩与释放进行储存与释放电能，用电低谷时期进行压缩空气，来储存电能，用电高峰时期通过释放空气推动汽轮机进行释放电能，该技术较为成熟，能量转化率一般为75%左右。一般用于大规模的风电场，但效率较低需要依靠化石燃料，故并不环保。

（3）飞轮储能技术

飞轮储能主要是将动能的转化来储存电能，通过电能催动飞轮运动，当运动速度达到一定的标准时，电能转化为动能，释放电能时，通过飞轮的转动使其动能逐渐转化为电能。需要注意的是飞轮的转动会受到空气的阻力与摩擦，浪费电能，所以一般在接近真空的环境下运行，尽量减少能量耗损。

（4）锂离子电池

锂离子电池利用锂离子在电极之间的运用来工作，具有寿命长，效率高的优点，但不宜过充，低温性能较差。

（5）铅酸蓄电池

铅酸蓄电池应用较为广泛，其通过电极与电解液之间的化学反应进行储存电能，其电极由铅及其氧化物组成，电解液为硫酸溶液，工作原理简单价格低廉，抗滥用性能比较好，但寿命较短，对环境有一定的影响。

（6）超导储能技术

超导储能技术是将电能以电磁能的形式储存在超导体之中，在这个过程中超导磁体环流能够在零电阻下无能耗运行，储蓄能量大，功率密度高，但成本较高，系统较为复杂。

（7）超级电容储能

超级电容储能是通过增大电容进行储能，利用双电层原理，使电极表面成晚辈的增加，来增大电容，进行储存电能。有较高的效率及寿命，同时能够做到免维护，但是内阻大，能量密度低。

3.2储能系统在新能源发电系统中的应用

（1）风电系统中的应用

风能是新能源发电系统中最具代表性的能源之一，利用储能技术提高风电系统的稳定性及工作效率在风电系统中至关重要。在新能源发电系统中配置储能系统能够有效的保障风力发电系统在恶劣环境条件下能够稳定的运行，同时保护发电设备。例如超导储能技术在风力发电系统中的应用能够很好的将存在的电压问题进行处理，同时能够有效的改善因为风力影响的电路问题，能够保证风电场的持续稳定。对于超导储能技术在风力系统中的应用已经有不少实际工程案例，10MW超导储能技术较为成熟，并具备了一定商业化可行性，100MW机组研究和应用正在进一步研发中[1]。

（2）光电系统中的应用

在光伏电站中储能技术的应用也十分广泛。在早期光伏离网系统中应用蓄电池进行储存光伏组件释放的直流电，然后通过逆变器和放电控制器进行电流转变，变成交流电接入负载，在发电方式多应用于光伏路灯等小型光伏发电装置。随着新能源发电技术的不断发展，光伏并网系统逐渐出现，但该系统往往会存在瞬时功率忽高忽低的问题，利用储能系统能够很好的解决这个问题，保证蓄电池放电与充电的电流稳定。

3 结束语

在新能源发电系统的发展过程中储能系统的应用是不可或缺的环节，能够有效的保障发电系统的稳定性与安全性，提高发电质量。储能系统的应用研究对新能源发电系统的发展至关重要。

参考文献

[1]马继磊.浅谈新能源发电系统中储能系统的应用分析[J].中国设备工程,2021,(12):96-97.