中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西省太原市 030001
摘要：风力发电系统中储能技术主要目是储存风电系统所产生的电能，从而有效增强风力发电系统电力供应稳定性，为风力发电模式进一步推广提供保障。对常见储能技术类别进行分析，继而探讨风力发电系统中储能技术的具体应用方面，希望能够为相关专业提供可以参考的理论依据。
关键词：风力发电；储能
随着社会经济的快速发展，对资源的需求进一步增大，资源短缺成为一个不得不重视的问题。在这种形势下，可再生能源的开发与利用成为现在社会的焦点，其中风能占到了42％。风力发电技术无论是在成熟度上还是经济效益上都有很大的优势，近年来更是得到了大力的推广与应用。但是由于风力本身缺乏稳定性，具有较强的随机性，所以在一定程度上限制了风力发电的发展。为了解决这个问题，储能技术逐渐被应用到风力发电系统中，并起到了良好的效果。
1.风力发电系统中储能技术的分类
1.1超导储能系统
主要使用超导体制成的线圈进行储能，它可以有效地储存所提供的磁场能量，并在必要时将其返回电网继续使用，超导储能技术具有能量损耗小、能量释放速度快、灵敏度高的优点，尤其是在调节电压、频率、有源功率、无功等过程中，效果显著。
1.2超导电容储能系统
利用电化学双层原理开发了储能技术，形成了超级电容储能系统。该系统能在运行过程中提供更强的脉冲功率。这样，在充电过程中，电源表面将保持在理想状态。电荷将能够有效地吸引周围电解质溶液中的异性离子，并将这些被吸引的离子附着在电极表面，形成双电荷层，解决了电压瞬时降和瞬时干扰的问题，对保证电能储备具有重要作用。
1.3电池能量存储系统
通过电池的正极和负极提供氧化和还原，以完成充电和放电。由于电池能量存储系统选择不同的化学物质，可以构建不同类型的能量存储系统。
1.4飞轮储能系统
在机械运动的作用下，在飞轮机械运动中长期储存动能，使用时将动能转化为电能。参与频率控制、调峰等工作，促进风力发电系统的发展。
2.风力发电系统中储能技术应用的优势
2.1提高系统稳定性
电力系统稳定性的根本问题是功率平衡问题。电力系统的有功功率、无功功率交换可以借助储能系统的快速功率响应来实现，进而能够保障系统的运行稳定。风电场从系统中吸收的无功功率会随着风电并网容量增大而增大，引起系统电压上升。为应对这种情况，风电场应配置合理容量的储能装置来保障系统的静态稳定性。同时，储能系统的快速响应能力可在在系统发生故障时进行快速、高效的补偿，降低谐波畸变率，提高系统抗扰动、保持功率平衡的能力，保证系统的暂态稳定性。综上所述，为风力发电系统配置一定容量的具有快速响应能力的储能系统，可以灵活有效地提高风电系统的稳定性。
2.2提高供电充裕性
风电机组出力波动和负荷变化还会引起系统供电充裕性不足。这是由于大规模风电的并网，使得系统中传统发电机组的出力静态特性发生变化，导致系统供电不足。此时，储能技术可作为备用电源进行发电，平滑风电出力曲线。当风力发电比例较高时，系统对调频及负荷跟踪和事故备用有了更高的要求。这就要求储能系统的充放电周期应在分钟级，同时，也提高了系统对基荷机组组合的要求。当风电并网容量较大时，储能系统的充放电周期可维持在小时至日级。针对风电发力的随机性和波动性给电网带来的不适应，储能装置的灵活响应特性使得其在电力系统中可以当作一个具有不同时间尺度的电源，为解决大规模风电并网供电充裕性问题提供了思路。
3.储能技术在风力发电系统中的应用
本文以中小型风力发电系统结构为例，分析储能技术的应用。储能技术解决了风力发电不稳定的问题，运用互补的方法，完善中小型风力发电系统的运行环境。结合储能技术，分析其在风力发电系统中的应用，如下：
3.1负荷调节
风力发电系统的运行中，储能技术应用在负荷调节方面。
当发电系统处于负荷低谷期时，储能技术适当的充电，系统在负荷高峰期时，主动放电，有效调节了负荷，以免风力发电系统有不恰当的操作情况，表明储能技术在负荷调节中的实践应用。
3.2负荷跟踪
储能技术为风力发电系统提供了负荷跟踪的方法，风力发电系统中，在电力电子接口位置，接入了蓄电池储能系统、飞轮储能系统、超导电磁储能系统等，运用储能技术，可以跟踪接口处的负荷变化，而且是在快速的状态下，跟踪负荷，把控风力发电系统的应用。
3.3稳定系统
储能系统在风力发电系统中，无功功率、有功功率的变化非常快，并且较为明显，储能技术可以在频率振荡、功率中，发挥阻尼的作用，维护风力发电系统的稳定，所以风力发电系统逐步将储能技术，应用到风力发电的系统稳定中。
3.4功率控制
功率控制是指储能技术主动校正风力发电系统的功率，还要控制功率因数。例如：在中小型风力发电系统内，储能技术与电力电子的接口位置，可以快速的提供有功功率、无功功率，目的是确保风力发电系统的稳定及功率效率。
3.5黑启动能力
黑启动能力是储能技术在风力发电系统中的一类功能，在系统孤岛运行的过程中，储能系统可以提供系统启动的电能资源，确保风力发电系统启动的有效性。
3.6延缓容量
风力发电系统有容量上的需求，储能技术可以在一定程度上，延缓系统对容量的需求，包括发电容量、输电容量。例如：储能技术延缓了风力发电系统的容量，可以削平负荷峰值，降低风力发电系统的容量需求，减轻调峰机组的运行压力，风力发电系统在延缓容量时，在恰当的位置，设置储能系统，促使储能技术能够在风力发电系统的低谷期实行充电，以此来简要负荷容量，增加系统输电的容量。
3.7提高利用率
储能技术在用电的高峰期，提高了风力发电系统的利用率，逐步增加发电系统的整体能量。例如：中小型风力发电系统，储能技术用于调节系统的不稳定，控制负荷的峰谷比，存储多出的电能，重新应用到负荷高峰時期，避免存储与转换期间发生电能损失，现代风力发电系统中，在提高利用率方面，可以选择碳纳米管超级电容器储能系统结构，优化风力发电系统的应用。
4.储能技术在风力发电系统中的前景
储能技术在风力发电系统中的应用前景，表现出较大的挖掘价值。在未来发展中，结合风力发电系统的运行，针对储能技术提出几点建议。
（1）注重储能技术在风力发电系统中的成本控制，逐步降低储能技术的成本，在此基础上，提升能量转换的实际效率，运用一定的成本，分配好储能技术的应用，促使储能技术在未来风力发电系统中，能够得到普及应用。
（2）储能技术要将建设的重点，放在额定功率、环境条件、成熟度方面，以便管理好风力发电系统的电能质量，体现储能技术未来应用前景的优质性。
（3）储能技术中，不同类型的技术，对风力发电系统有调峰的作用，在风力发电系统中，实现大规模的储能，在发挥调峰功能时，还能保证风力发电资源的合理运用，避免造成电能损失。
（4）风力发电系统中，实施电池储能、超导储能等多种储能技术的混合应用模式，采用混合配合的方式对储能系统进行改进，确保风电系统的储能技术能够经济适用性强，但也要实现能源管理和质量管理，构建经济可行的储能方案，并加以改进。良好的储能技术在风力发电系统中的应用效果，促进了储能技术的发展。
5.结束语
风能在电力建设中，属于一类清洁、经济的种类，受到电力行业的重视。风力发电体系研究中，全部装备储能装置，一来提高风力发电的水平，另一方面降低能源的耗费，促进电力行业能够深刻认识到储能技能的重要性。风力发电体系方面，明确储能技能的未来开展，保证储能技能在风力发电体系中能够得到充分的使用。
参考文献
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