新能源电力系统中储能技术的应用与性能优化研究

刘文广

身份证号码：1501051986****5115

摘要：新能源电力系统中储能技术的应用对提高能源利用效率和系统稳定性具有重要意义。本研究旨在深入探讨储能技术在新能源电力系统中的应用，并通过性能优化手段提高其效能。储能技术的引入为解决电力系统的不稳定性和间歇性供电等问题提供了新的解决途径。需要结合现代化科学技术，对新能源电力系统运用期间的储存技术进行探究，实现与新能源电力系统之间的充分融合，进而为新能源的开发与运用提供充分助力。

关键词：新能源；电力系统；储能技术

中图分类号：TK02       文献标识码：A

引言：

在现代化社会发展背景的影响下，清洁型能源的运用频率也越来越高，新能源电力系统也逐渐成为可持续发展的一项主要方式。然而，在实际运行期间，可再生资源的不稳定性与间歇性等都会对新能源电力系统运行过程中的稳定性造成不同程度影响。探讨其在新能源电力系统中的关键作用，并进一步研究性能优化的方法，以提高系统的可靠性和效率。

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 新能源电力系统中储能技术的应用与性能优化

2.1智能控制与调度

首先，智能控制算法的运用对储能系统的性能提升至关重要。这包括采用先进的控制算法，如模型预测控制（MPC）、强化学习等，以实时监测系统运行状态并作出快速响应。这样的算法能够基于实时数据作出精准的决策，优化储能系统的充放电过程，最大程度地提高能效。其次，储能系统的调度策略也是性能优化的重要手段。通过灵活的调度，可以根据电力系统的实际需求对储能设备进行合理分配和利用，提高系统的整体效益。例如，在电力需求高峰期，储能系统可以通过合理的调度将储存的能量释放，缓解电力网络的负荷，提高系统的稳定性。

2.2提高能源利用效率

提高能源利用效率是储能技术在新能源电力系统中的核心优势之一。这种技术通过存储在可再生能源生成量超出即时需求时产生的电力，解决了可再生能源如风能和太阳能的间歇性和不可预测性问题。例如，在太阳能发电系统中，白天阳光充足时可能产生大量电力，超出当前消费需求。储能技术可以将这部分多余的电力存储起来，然后在夜间或阴天，当太阳能板不再发电时，再将存储的电力释放出来使用。这样的循环利用不仅大幅减少了能源浪费，还能确保电力供应的连续性和稳定性，减少了对不稳定能源的依赖。同时，由于储能技术能够平衡电网中的供需关系，它也减轻了对传统化石燃料发电的依赖，这对于减少温室气体排放和推动能源结构转型具有重要意义。

2.3支持电网调节

 储能技术在支持电网调节方面起到关键作用，尤其在维护电网频率和电压稳定性上表现出其重要价值。电网的频率和电压稳定是电力系统健康运行的基本要求，任何大的偏离都可能导致系统故障或更严重的电网事故。储能系统，如电池储能，能够在几毫秒到几秒钟内快速响应电网的需求变化，提供或吸收功率，这种快速调节能力是传统发电方式难以比拟的。例如，当电网由于高峰负荷或大规模生产性负荷突然增加而导致频率下降时，储能系统可以迅速释放电力，帮助电网恢复到正常频率；相反，当电网产能过剩导致频率上升时，储能系统则可以吸收多余的电力，防止频率过高。储能技术还可以通过提供无功功率支持来帮助维持电网的电压水平，进一步增强电网的稳定性和可靠性。这些调节功能不仅优化了电网的操作性能，也显著降低了因频率或电压问题导致的电网事故风险，确保了电力供应的连续性和安全性。

2.4性能优化策略

首先，在技术创新方面，研发如锂离子电池、液流电池和压缩空气储能等更高效的储能技术至关重要。这些技术的优势在于它们具有更高的能量密度和更长的使用寿命，这使得它们能够在需要时释放更多的能量，同时在非高峰时段存储更多的能量，从而提高整个电网的能效和响应能力。其次，系统集成也是提升储能系统性能的关键。将储能技术与智能电网系统整合，利用高级的监控和控制系统，可以实时地调控储能设备的操作，这不仅提高了能源的利用效率，还延长了设备的运营寿命。通过智能电网的集成，储能系统可以更精确地响应电网的需求，调整存储或释放能量的时机，确保电网稳定性和供电可靠性。最后，数据分析和机器学习的应用对于优化储能系统同样重要。通过对储能系统运行中生成的大量数据进行深入分析，可以洞察设备的运行状态和趋势，从而预测未来的维护需求和可能的故障点。此外，这些数据还可以帮助优化能量管理策略，例如，确定最佳的充电和放电周期，以最大化经济效益和系统效能。这种基于数据的优化策略能够显著提升系统的整体性能和经济性，同时减少运维成本。

结束语

通过对新能源电力系统中储能技术的应用与性能优化的研究，可以有效提高系统的可持续发展能力。本文综合分析了储能技术的基础原理、应用场景，并提出了智能控制、材料与技术创新以及系统集成等方面的性能优化方法，为推动新能源电力系统的发展提供了有力支持。使其在实际运用期间的性能与效率得到了有效提升，为电力行业的稳定发展作出了有力贡献。

参考文献

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[2]王玥娇,张兴友,郭俊山.储能技术在高比例可再生能源电力系统中的应用[J].山东电力技术,2021,48(07):19-25.