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储能技术在风力发电系统中的应用高宇宽

发表时间：2020/6/30 来源：《电力设备》2020年第5期作者：高宇宽崔春宇

[导读] 摘要：在我国现阶段发展过程中一直遵循着可持续发展战略，资源是执行可持续发展战略的起点与保障。

        （江苏龙源风力发电有限公司江苏南通 226100）
        摘要：在我国现阶段发展过程中一直遵循着可持续发展战略，资源是执行可持续发展战略的起点与保障。目前随着我国经济的增长与人口的增加，我国对电能的需求也越来越大，为了给人们的日常生活提供保障，电力人员应仔细研究各项技术，以便推进电力行业发展，本文以风力发电系统为例，介绍了储能技术在风力发电系统中的应用，供电力行业从业人员参考。
        关键词：储能技术；风力发电；应用
        引言
        由于我国民众用电需求的增加，电力行业所面临的的挑战也随之增加，既要为民众日常生活提供帮助，也要注意资源节约以及环境保护问题。由于风能属于无污染的可再生资源，推广风力发电，可以减少环境污染，节省煤炭、石油等资源，因此风力发电逐渐被电力行业从业人员所关注，电力行业从业人员也应加快对储能技术的研究，以便于将其更好的应用于风力发电系统。
        1 风力发电的现状
        在电力行业推广风力发电技术，对改善能源结构、节约地球资源有着十分重要的帮助；风能是清洁能源的一种，对保护环境、改善气候等问题会起到实质性帮助。目前我国电力相关部门已经根据风力发电需求做出了一系列相关政策，以推动风力发电的推广，比如电费问题、财税问题等等。如果电力行业从业人员想要大面积应用风力发电系统，提高对风能的李永利，那么电力行业从业人员应做到以下两点：
        （1）重视厂房建设工作，即重视风力发电厂的建设与维护。目前我国存在上百家风力发电厂，虽然这些风力发电厂规模大小略有不同，但是分布比较集中，主要分布在三北地区与东南沿海地区。
        （2）重视风力发电设备，即风力发电厂管理人员不仅要引进先进设备，同时还要重视设备维护工作。
        2 风力发电机的组成部分
        风力发电系统是将风能转变为电能，想要在风力发电系统中完成储能工作，离不开风力发电系统各个设备之间的配合[1]。风力发电机由风轮、发电机、条向器、塔架以及储能装置电能零件构成，在储能过程中，每个零件起到的作用都是不一样的，以下是其中几个零件的作用：
        （1）风轮是风力发电系统中的集风装置，它的主要构成是2至3枚叶片，作用是将流动空气带来的动能转变为机械能，为风力放电机运转提供保障。
        （2）调向器的主要作用是调整风轮的方向，以保证风向的变化的同时风轮也会做出调整，尽可能获取等多的风能，增加发电量。
        （3）塔架的主要作用在于固定风力发电机，避免因风速问题影响风力发电机的输出功率。
        3 风力发电系统储能技术
        3.1超导磁体储能技术
        此项技术是指用将直流电产生的磁场将所产生的的电能进行储存，当然需要利用以超导体材料为材质制作的项圈当做介质。由于此项技术进行过程中不涉及能量转换，因此动态性非常强，在短时间内就可以产生较大的功率。但是超导此题储能技术的储能时间较短，而且所储存的电量也比较少，通常情况下，电力公司利用此项技术是为了提高电力系统的稳定性，对电力系统功率以及频率等方面进行调节。
        3.2飞轮储能技术
        此项技术的工作原理是所用设备内的圆盘在电能的带动下发生旋转。这一过程是将电能转化为动能，然后将所转化的动能储存在质量块中，在风力发电机日后运行过程中通过驱动飞轮进行发电工作。
        虽然飞轮储能技术的存储容量不大，但是存储时间非常长，一般以小时为单位。而且与超导磁体储能技术类似，具有非常强的动态性，可以用最短的时间释放出最大的能力，因此经常被电力行业从业人员用来调节电力频率。由于飞轮储能技术的出现，为电力企业改善了无法将电能进行长时间储存与短时间储存的现状，而且此项技术还可以改善风力发电系统短期发电功率不稳定的现象。

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        3.3超级电容器储能技术
        风力发电系统应用此技术的根本在于电力行业从业人员掌握电化学双电层理论，此技术的超级电容器储能庄主可以释放非常大的脉冲功率，同时在充电状况下也可以保证设备状态的稳定，并且电解质溶液当中的异性离子会被周边电荷吸引，吸附在电极表层，导致双电荷层的出现。
        其实超级电容器储能技术所应用的储能装置结构非常简单，而且在装置内也不会产生有毒物质，同时只需要通过短时间的充电就可以产生较大的电流，还可以重复循环使用。虽然此项技术对于电压的要求比较高，但是单一超级电容器所需电压较低，正是基于此原因电力行业从业人员经常在电压不稳定时利用此项技术保证供电系统的稳定，解决短时电网大功率负载问题[2]。
        3.4蓄电池储能技术
        此项技术的应用原理是通过电池正负极所发生的氧化还原反应来实现充电与放点过程。与上述几项技术不同，此技术的构成略微复杂一些，包含控制器、电池、直交流逆变器等，而且此项技术也是目前在风力发现系统中应用最广的储能技术。根据所需蓄电池的材料分析，蓄电池储能技术所应用的储能装置主要包括铅酸电池装置、钠硫电池储能装置、锂离子电池储能装置等。
        4 储能技术在风力发电系统中的应用
        不同的储能技术在风力发电系统中的应用是不一样的，比如超级电容器储能技术应用于电动汽车储能、压缩空气储能技术应用于电网调峰方面等。风力发电系统无法大力推广储能技术的根本原因在于成本问题，因此电力行业从业人员要将更改自己的研究方向，重点研究能量转换效率与如何降低成本。
        在风力发电发电系统中，选择应用哪种储能技术，电力行业从业人员要根据实际情况去进行考虑，比如额定功率、技术现状、成本要求等[3]。风力发电系统应用储能技术，首先要考虑的是如何对电能质量进行管理，比如如果想要风力发电系统稳定进行电力供应，那么应选择超级电容器储能技术、超导磁体储能技术、飞轮储能技术等等。
        在风力发电系统中应用储能技术，可以将不同的储能技术进行搭配，比如将超级电容器储能技术与蓄电池储能技术相结合、超导磁体储能技术与蓄电池储能技术相结合等，这种方式可以帮助电力行业从业人员同时对电能质量与能量进行管控，增强储能技术的经济型，使储能技术可以应用在风力发电系统的各个方面。
        5 建立功率转换系统
        想要风力发电机与电网之间形成关联，那么需要在二者之间建立功率转换系统，通过此系统保证负载与储能装置之间可以进行双向交。受风力发电环境影响，功率转换系统可以分为单台风直流侧并联PCS、风电场交流侧并联PCS、风电场HVDC输电直流侧并联PCS等多种系统，建立的功率转换系统应用的条件大概有以下三种可能：
        （1）应用于双馈风力发电机中，增加直流变交流设备的同时，在永磁同步电机的直流母线侧并联PCS。
        （2）在风电口出口低压侧进行安装，同时需要增设交流变直流设备。
        （3）通过其他技术的帮助实现对储能单元的控制，进而完成对充电或放电功能的控制。
        6 结束语
        目前储能技术无法全面应用在电力市场最大的障碍是技术被少数国外企业控制，因此电力行业从业人员想要在风力发电系统中大力推广储能技术，那么首先要做的就是掌握建造技术，控制成本。其次是获得我国电力行业相关部门的支持，包括技术支持与资金支持，以期加强储能技术在风力发电系统中的地位。
        参考文献
        [1]辛乳江,魏勇.浅议储能技术在风力发电系统中的运用[J].低碳世界,2017(01):45-46.
        [2]薛文,任宝森,王凯.超级电容器与蓄电池的混合储能技术在风力发电中的应用[J].电源世界,2016(11):38-42.
        [3]李强.风力发电系统中储能技术的应用[J].科技展望,2016,26(28):104.