风力发电系统中储能技术的应用分析

陈洋

新疆风能有限责任公司  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：随着我国大力发展风电、光伏等清洁能源技术，稳步推进“碳达峰”“碳中和”的节点目标，着力于构建以清洁能源为主导的新型电力系统，储能技术作为新能源发电并网的关键技术，一定将迎来广阔的应用场景。

关键词：风力发电系统；储能技术；应用

1储能技术在新能源电力系统中应用所存在的问题

随着世界经济和社会的快速发展，新能源系统的重要性越来越凸显出来。然而，新能源系统的运行稳定性和持续性却是一个不容忽视的问题。因此，如何降低波动和间歇性对其造成的冲击是一个迫切需要解决的问题。同时，新能源系统在转换后不能储存的问题也需要得到解决。特别是在偏僻的山区，新能源系统的稳定运行对电力系统的电压稳定性至关重要。这些地区通常缺乏传统的电力基础设施并且地形复杂，因此新能源系统就成了最好的选择。但是，由于这些地区的电网不够稳定，这就要求新能源系统必须具备更高的稳定性和可靠性。此外，目前的新能源系统寿命太短，这也是一个需要解决的问题。为了解决这个问题，需要加强对新能源技术的研究，尤其是对储能技术的研究和应用。储能技术可以有效地解决新能源系统在转换后不能储存的问题。如果储能技术得到广泛应用，新能源系统的运行稳定性和持续性将会大大提高，这将有助于推动新能源技术的发展。

2风力发电系统中储能技术的应用

2.1相变储能用于设备散热

由于风力发电系统的特殊性和承受载荷的复杂性，系统运行时齿轮箱、发电机、变频器等部件会产生大量热量，容易出现过温故障。作为新型的加强散热方法，相变储能技术在现有风电系统中得到了进一步发展。目前风电机组冷却技术的研究，其中相变液冷技术大大提高了风电机组的散热效能。在研究中提到将PCMs放置于风力发电机舱的外壳外，通过其能量的储放可实现机舱快速冷却以及减缓结冰的目的，但目前该类技术尚不成熟。将多余风电进行压缩空气储能，且结合相变储能技术将压缩散热回收并存储，分析发现该系统能较好满足地区能源需求。提出了一种将风电场产生的间歇性风电压缩，并将压缩过程中散发的热量输送到多级相变材料进行储存的新型方法。

随着风力发电的规模化、系统化、智能化及多样化，系统中的散热量不断增加，传统的散热方式已达到技术瓶颈，制约了其进一步发展。相变储能技术不仅可以控制系统内部温度，延长设备使用寿命，降低运行维护成本，提高风电机组的可用性，而且可以充分利用系统内部能量，提高发电和风电场的效率，具有较高的研发与应用价值,但目前还处于研发初始阶段，其工作效率、实用性、经济性等仍然是未来的主要挑战。

2.2电网侧

随着新能源的快速发展和普及，电力系统的调峰能力、稳定性和可靠性面临着越来越大的挑战。为了保证电力系统的安全稳定运行和提升电网电压质量，储能电站的接入成为了解决方案之一。储能电站的接入可以提高电网调峰能力，缓解负荷高峰，实现削峰填谷，平滑负荷波动，保证系统安全稳定运行和提升电网电压质量。同时，无功补偿器具有灵活性、快速响应等特点，可通过储能电站辅助调频，维持电网频率稳定，提高电网侧系统对新能源消纳能力。储能系统的加入不仅可以提高电网的稳定性，还可以维持微电网系统的能量平衡，缓解弃风、弃光等问题。此外，主动配电网由风、光等分布式电源、可控负荷、分布式储能等构成，可以提高配电网对分布式新能源的接纳能力，储能系统在其中发挥关键作用。

2.3双电池储能

风能波动是风力发电面临的主要挑战之一。为了解决这个问题，人们已经研究出了一些有效的方法。其中，能量平滑技术和能量储存技术是两种常用的方法。能量平滑技术是通过控制风力发电机的输出电压来减小功率波动。这个方法需要一个精确的控制系统来实现，可以有效地减少风能波动对电力系统的影响。另一种方法是能量储存技术，其中最常见的是蓄电池技术。蓄电池可以储存风力发电的电能，当风能不足时，蓄电池可以为电力系统提供电能，从而减少风能波动对电力系统的影响。双时间尺度协同控制方法也可以有效抑制风力发电的功率波动。这种方法可以根据实际风力的变化来调整风力发电机的输出功率，从而使风能波动尽可能小。双电池蓄能技术是一种新型的能量储存技术，该技术包括两个蓄电池，分别对其进行充电和放电。当实际风力发电功率大于电力系统调度功率时，该蓄电池就会一直处于充电状态。而在实际风力发电量小于电力系统调度时，该充电蓄电池就会停止工作，而放电蓄电池则会根据实际风力的变化来调整两种不同的蓄电池的充放电状态。这种技术可以有效地减少风能波动，提高风力发电的可靠性。

2.4相变储能用于风电并网

实现大规模风电并网一直是风电发展的主要困难点，近年来，对于相变储能技术提高电网稳定性及能源利用效率的研究不断增多。研究者们发现利用相变储能技术管理风力发电是一个很好的概念，但目前大容量相变储能技术的应用成本过高，仍需加快技术调整，降低设备初期投资费用。致力于证明热和冷存储是避免电网拥堵和弃风的非常可行的方案。先将风力发电转化为热能，再通过热机按需发电，发现相变储能系统是一种储热密度大、放电温度恒定且经济有效的解决方案。将盈余的并网风电用于空间制冷，发现峰值期风电不再被浪费，系统的负荷平衡性和能量整合性得到优化。

由于风电的固有问题与特性，相变储能技术的发展在解决大规模风电并网问题中具有巨大发展前景，其通过储存多余的能量并用于高峰时间或根据需求进行调控，这使得该技术比建造新风机、新电厂更有价值。相变储能技术不仅能有效调控风电，提高机组利用效率和电力稳定性；而且能极大改善电能质量，解决电网扰动，确保系统高效性。双碳目标的确立让新能源和储能技术受到高度重视，相变储能技术的发展脚步也必须抢抓机遇，加强灵活性、降低成本以及扩大市场等。

2.5混合储能技术

在风力发电领域，混合能源的应用前景广阔，该设备可以对风力发电机组进行快速充放电，填补电力系统负荷高峰期的不足。这不仅能提高风力发电系统的稳定性和可靠性，还能够为电力系统提供更加稳定的电力供应。采用蓄电池和超级电容的组合技术，形成混合蓄能设备，对于解决风力发电系统中储能设备存在的问题具有重要意义。同时，混合能源的应用前景广阔，可以为电力系统提供更加稳定的电力供应。

结论

能源企业是我国电力发展的主要组织，其任务是为人们提供可靠、稳定、经济的电力能源。随着科技的不断进步和人们对环保意识的不断提高，绿色能源已成为未来发展的主流方向。其中，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，备受关注。因此，加强对风力发电设备的研究已成为能源企业的重要任务之一。为了保证稳定的电力供应，企业还需要利用最先进的能量储存技术。目前，能量储存技术已经有了重大突破，例如电池储能、超级电容储能、压缩空气储能等。这些技术的应用可以有效地解决能源供应的不稳定性问题，为人们提供更加便利的电力服务。

参考文献：

[1]肖海航，王金伟，吕坤.风力发电技术及风力发电设备制造[J].电力系统技术，2013(1).

[2]刘昌金，胡长生，李霄，等.基于超导储能系统的风力发电场功率控制系统设计[J].电力系统自动化，2013(16).

[3]杨根生.液流电池储能技术的应用与发展[J].湖南电力，2008(3).

[4]程时杰，文劲宇，孙海顺.储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电气应用，2005,24(4):9.