淺議儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

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摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，市場經(jīng)濟(jì)水平不斷的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量有了顯著提高，我國對能源的需求也隨之不斷的增加。國際相關(guān)部門預(yù)測，我國在未來的二十年將成為世界上能源消耗的大國，因此我國現(xiàn)階段需要大力發(fā)展能源事業(yè)，其中風(fēng)力發(fā)電將成為我國發(fā)電的主導(dǎo)技術(shù)，當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術(shù)是比較重要的研究課題，儲能技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的防止風(fēng)力發(fā)電的功率反復(fù)變化，輸出電壓較為平穩(wěn)，保障電能質(zhì)量和風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探討和分析。

關(guān)鍵詞：儲能技術(shù)；風(fēng)力發(fā)電；系統(tǒng)運(yùn)用

中圖分類號：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1、風(fēng)電并網(wǎng)產(chǎn)生的影響

在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)展的今天，風(fēng)電功率的大幅度波動(dòng)易破壞電網(wǎng)的功率平衡，進(jìn)而帶來電能質(zhì)量的明顯下降，危及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)電并網(wǎng)后將對以下幾方面造成影響：

1.1、對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響風(fēng)能的不確定性將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電功率的隨機(jī)變化，對電力系統(tǒng)造成沖擊，尤其是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可能使整個(gè)系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，甚至造成系統(tǒng)癱瘓。

1.2、對電網(wǎng)電壓的影響大型風(fēng)電場接入電網(wǎng)將會(huì)對電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性造成不良影響，例如導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變以及電壓不平衡等現(xiàn)象，甚至?xí)斐呻妷旱谋罎ⅰ?/p>

1.3、對電能質(zhì)量的影響由于現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)所使用的兩種風(fēng)機(jī)機(jī)型的功率控制都依賴于電力電子裝置，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的諧波問題。

1.4、對電網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度的影響風(fēng)能的間歇性、波動(dòng)性和難以預(yù)測性給電網(wǎng)制定發(fā)電計(jì)劃、運(yùn)行方式和調(diào)度造成了很大困難，加之目前國內(nèi)外并未有較為準(zhǔn)確的風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)，一旦風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量足夠大，將會(huì)影響電力部門的調(diào)度運(yùn)行。由于我國風(fēng)電場建設(shè)的位置通常比較偏僻，風(fēng)電場一般處于電網(wǎng)末端，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，電力系統(tǒng)經(jīng)受不起風(fēng)電功率大幅度的擾動(dòng)，電力調(diào)度部門往往會(huì)被迫限制風(fēng)電，阻礙風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。

2、儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

本文主要以中小型風(fēng)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為例，對儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行一定的分析。儲能技術(shù)解決風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定的問題，采用互補(bǔ)的方法改善中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由塔架、電能儲存裝置、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、充電控制器以及負(fù)載等多個(gè)部件組成，按照風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總線連接的方式可以將其分為交流總線型和直流總線型兩種，具體的結(jié)構(gòu)圖如下：

圖中，電能儲存裝置其實(shí)也就是指對儲能技術(shù)的應(yīng)用，安裝在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直流總線中，在直流端匯合了電控設(shè)備和發(fā)電設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所輸出的交流電，在AC/DC逆變器的作用之下可以將其轉(zhuǎn)換為直流電，然后再經(jīng)過充電控制器供給直流負(fù)載。而儲能技術(shù)的應(yīng)用其實(shí)就是將充電控制器的直流負(fù)載進(jìn)行存儲并輸送到DC/AC逆變器，然后再將其轉(zhuǎn)化為AC負(fù)載，多余的電能則會(huì)存儲在電能儲存裝置中，從而對電能實(shí)現(xiàn)了有效的節(jié)約使用。

儲能技術(shù)在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，考慮到輸出功率的變化，尤其是功率與風(fēng)礦的關(guān)系，以此來確保負(fù)荷處于連續(xù)供電的狀態(tài)。該中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，引入了儲能技術(shù)，得到了高效的應(yīng)用。結(jié)合儲能技術(shù)，分析其在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，如下：

蓄能技術(shù)在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，考慮到對輸出功率所產(chǎn)生的影響的，尤其是風(fēng)礦和功率兩者之間的關(guān)系，從而更好地確保負(fù)載處于連續(xù)供電狀態(tài)。中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)引入蓄能技術(shù)，已得到了高效率的應(yīng)用。下面將結(jié)合儲能技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析：

2.1、負(fù)荷調(diào)節(jié)

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行中，采用儲能技術(shù)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)在負(fù)荷低谷，儲能技術(shù)是適當(dāng)?shù)氖召M(fèi)，在高峰負(fù)荷期的系統(tǒng)，主動(dòng)放電，有效地調(diào)整負(fù)荷，避免風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)操作不當(dāng)，說明在實(shí)際應(yīng)用中的負(fù)載調(diào)節(jié)的儲能技術(shù)。

2.2、負(fù)荷跟蹤

負(fù)載跟蹤方法儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電力電子接口位置接入了飛輪儲能系統(tǒng)、畜電池儲能系統(tǒng)以及超導(dǎo)電磁儲能系統(tǒng)，能源存儲技術(shù)的使用便可以對界面負(fù)載變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，而且在快速狀態(tài)，跟蹤負(fù)荷，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用控制。

2.3、穩(wěn)定系統(tǒng)

儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用的時(shí)候，由于有功功率和無功功率的變化都相對快，而且表現(xiàn)得也非常明顯，而儲能技術(shù)可以在功率和頻率振蕩中發(fā)揮阻尼的作用，從而更好地維護(hù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，所以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逐步加大對儲能技術(shù)的應(yīng)用。

2.4、功率控制

功率控制是指能量存儲技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率進(jìn)行積極校正，同時(shí)又控制功率因數(shù)。例如，在中小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，儲能技術(shù)和電力電子接口的定位，能夠快速提供有功功率、無功功率，目的是保證風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)電效率。

2.5、延緩容量

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有一定的容量要求，儲能技術(shù)可以在一定程度上延緩系統(tǒng)容量的要求，包括輸電容量和發(fā)電容量。比如：儲能技術(shù)在延遲風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量，可以對負(fù)荷峰值具有一定的削減作用，減少風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容量降低峰值操作單元的操作壓力，在延遲容量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在正確的地方，把能量存儲系統(tǒng)，使能量存儲技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的低谷充電，為了簡單的負(fù)載能力，提高系統(tǒng)的傳輸容量。

2.6、提高利用率

儲能技術(shù)在電力高峰期可以有效提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的利用率，進(jìn)一步還可以提高發(fā)電系統(tǒng)的整體能量。比如：小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能技術(shù)用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定，控制峰值負(fù)荷率，儲存更多的力量，重新申請的高峰期，為了避免存儲和電源轉(zhuǎn)換損失時(shí)，在發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)代風(fēng)，在利用率的提高，你可以選擇碳納米管超級電容器儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化。

總而言之，儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用可提高風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制能力，擺脫對于變槳和變速系統(tǒng)的依賴，提高機(jī)組結(jié)構(gòu)可靠性，主要發(fā)電及控制系統(tǒng)位于地面，工作環(huán)境較好，故障率低，可維修性好。提高風(fēng)電場并網(wǎng)的穩(wěn)定性及可控性，對于保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，增加風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益和已建成風(fēng)電場的改造研究意義重大。

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（作者單位：沈陽華人風(fēng)電科技有限公司）