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探析储能技术在风力发电系统中的运用吴智煜

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：吴智煜

[导读] 摘要：目前，随着我国社会经济的发展，人们的用电需求量逐渐增加。

        青海黄河风力发电有限责任公司青海海南州 813000
        摘要：目前，随着我国社会经济的发展，人们的用电需求量逐渐增加。通过多年的发展，我国在电力领域已经占据了世界领先位置，其可以为公众提供更加稳定的电能。几十年的技术积累，风力发电逐渐出现在人们的生活中，其可以有效的降低成本，进而运输出高质量的电能，极大的减少对环境的破坏。风电属于清洁可再生能源在实际的应用过程中，可以结合储能技术发挥更大的作用。本文就对储能技术在风力发电系统中的运用措施进行深入探讨。
        关键词：储能技术；风力；发电系统；运用
        随着社会经济的不断发展，越来越多的人们开始重视环境保护，全球气温变暖、温室效应等等都影响着人们的日常生活。为了改善当前环境，相关职能部门对于新能源的研究也在不断加大力度。近几年来，我国提出了新能源振兴计划，就风力发电而言，其对环境造成的污染较小，可再生性强，得到了人们的广泛认可。从一定意义上来讲，风力发电涉及到了方方面面的相关技术，充分运用储能技术，将风能进行管理，从而不断提高风力发电的效率和质量。根据相关的实际调查我们可以看出，当前我国的风力发电技术已经运用于一些领域中，并且正朝着风电场输出功率的方向进一步发展，预计两年之后风力发电将作为我国最为重要的发电技术。
        1、储能技术的分类和特性
        1.1飞轮储能系统
        飞轮储能的主要原理是利用电动机带动飞轮高速旋转，将动能转化成电能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。目前通过超导磁悬浮技术能够有效降低损耗，采用复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。飞轮储能系统中需要使用到许多性能优秀的材料技术以及电力电子变流技术，在实际应用中能量转化过程有所消耗，最终使得整个飞轮储能系统的转化效率一般在90%左右。这种储能系统具有无污染、充放电次数无限以及维修便利的优势，已经得到了很多应用。在后来的研究中发现，在飞轮储能系统中使用积木式组合之后，能够使得该储能系统的储能效率更高，输出的电能持续时间更长。在实际应用中，飞轮储能系统一般都应用在一些UPS和EPS中，能够发挥重要的作用。
        1.2超导储能系统
        超导储能系统与飞轮储能系统存在一些区别，在工作过程中是将电能首先转变成磁场能量进行存储，等需要使用的时候再转换为电能。超导储能是比较先进的技术，能够实现对能量的长期存储，并且损耗更小，使得对能量的利用效率很高。在将磁场能量转换为电能时，能量转换的速度非常快，相比于飞轮储能系统，超导储能系统能够将能量转换效率提升至96%以上。由于超导具有很好的动态性，响应时间短等优点，超导储能系统的技术运用十分广泛，主要运用于输配电网支撑、调节功率、提高系统稳定性等方面。在上世纪九十年代，关于超导储能技术方面的研究就已经比较成熟，能够比较好地运用在风力发电系统中，但是如何进一步提高超导的工作转换效率仍然是学界需要攻克的问题。
        1.3超级电容器储能系统
        所谓的超级电容器储能系统就是依据电化学双电层而研制而成的储能系统，超级电容器储能系统能够提供强大的脉冲功率，在其充电的过程中是出于理想极化状态下的电极表面的，电荷能够吸引周围电解质溶液中的异性离子并使之依附在电极的表面，这样便形成了双电荷层，构成了所谓的双电层电容。目前，在我国关于超级电容器储能系统的研究工作已经有十余年的历史了，已形成了一套超级电容器储能系统的系列产品，这个超级电容器系统的最大储能量能够达到30MJ。超级电容器系统在电力的系统中多被用于大功率、短时间的平滑负责和电能质量高峰值的功率场合，在这种场合出现电压瞬间跌落或是瞬间受到干扰时，超级电容器储能系统能够提高供电的水平。
        1.4蓄电池储能技术
        从一定意义上来讲，蓄电池储能技术应当是最早的储能技术手段之一，经过长期的探究和摸索，在生活中得到了一定的实际应用。长期以来，相关学者对于蓄电池的储能技术研究较多，随着其容量的不断扩大，存储容量也进一步得到了提升和发展。蓄电池储能技术已经逐渐成为了人们日常生活中不可或缺的部分。第一，铅酸蓄电池作为当前蓄电池的主要类型，其主要容量为20MW，是蓄电池初期发展的上百倍。

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铅酸电池是当前风力发电技术中较为常见的一种，其制作成本较低，可靠性高，对于存储环境的要求并不是很高。但是蓄电池储能技术仍存在一定的缺陷，例如蓄电池的寿命达到一定期限时就会失去用途，但是在进行降解的过程中无法实现无公害化处理，从而污染环境；第二，镍氢电池最早运用于2008年，国家首都北京是首先利用镍氢蓄电池作为混合电动车的核心部分的地区。但是在实际运用中，其能量的转化及相关密度与周边环境息息相关。在放电时，如果电流较小其能量密度会高于80kWh/kg，但当电流较大时，其密度则会降为40kWh/kg；第三，对于铿离子电池而言，其制作周期较长，工艺复杂，极易受到环境的影响，无法适应风力发电的实际环境以及相关需求，在风力发电中并没有得到广泛的运用；第四，对于全巩液流电池而言，主要运用化学反应将电解液与汞进行相互作用，导致电极的表面发生氧化还原反应，从而实现充放电。由于全巩液流电池成本低、效率高，已经逐渐成为了当前相关学者研究的主要内容，并且在实际生活中获得了一定的成效；第五，对于磷酸铁锂电池来说，其电池容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。第六，三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低。
        1.5超级电容器储能技术
        超级电容器储能技术相比于其他技术，能够提供的脉冲功率更大。在对电容器进行充电的过程中，电极表面的离子不断吸引异性离子，双方之间的吸引力相互作用，从而依附在电极的表面，形成双电层电容。超级电容器储能技术由于脉冲功率较大，一般都运用于电力系统中质量高峰值功率场所中。一旦电容负荷过大，导致电压跌落，超级电容器储能技术就能立即放电，增强电压，从而实现稳定供电。超级电容器储能技术的优势主要在于能够快速产生稳定大量的电流，充放电的时间较短，可以多次循环进行，不会对电器造成损害。但是在实际生活中，我国对于电容储电容器储能技术的研究并不是十分顺利，起步时间短，技术落后，无法在短时期内掌握核心技术。
        2、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，如：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，实行多种储能技术混合应用的模式，如蓄电池储能、超导储能等，利用混合、配合的方式，完善储能系统，确保储能技术在风力发电系统中，可以实现经济型运用，同时还能做到能量管理与质量管理，构建出经济可行的储能方案，改善储能技术在风力发电系统中的应用效果，推进储能技术的发展。
        3、结语
        总之，储能技术在风力发电系统中的应用大大提高了电力资源的利用率，最大程度上满足人们对电力资源的需求；且应用储能技术可以根据实际情况对电力系统的运动做出相应调整，提高了电力系统运行的稳定性与适应性，促进电力资源的优化配置，降低了电力企业的投资成本及电能的应用成本，不仅大大提高了电力企业的经济效益，且其社会效益与十分显著，由此可见，在风力发电系统中储能技术的应用有着重要的现实意义。
        参考文献
        [1]董爽.储能技术在风力发电系统中的应用[J].山东工业技术,2016(1):200-200.
        [2]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(1):45-46.
        [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).