新能源電力系統中的儲能技術探討

趙鵬

【摘要】：在經濟與社會發展進程中，能源消耗量越來越多，為維護生態平衡，保護不可再生能源，各國展開了對風能、地熱能、太陽能等可再生能源的開發運用。目前，這些新能源在我國電力事業中已經得到了一定的運用，占據比重也在逐年提升。但是由于這些新能源具有隨機性等特征，在運用上受到一定的限制，因而還需要采用儲能技術，實現新能源的可調控，以保證電力系統穩定運行。本文就新能源電力系統中的儲能技術進行了研究探討。

【關鍵詞】：新能源；電力系統；儲能技術

引言

能源緊缺問題是我國經濟發展中面臨的主要問題之一，而新能源的開發和運用，在現階段已經成為了國際認可的能源緊缺問題解決途徑。電力領域是目前新能源運用的主要領域，為保證能源運行的穩定性，電力企業也積極開發運用各種儲能技術，以提升新能源利用率，改善電能質量，實現系能源電力企業的健康發展。

1、新能源電力系統中儲能技術的應用意義

新能源電力系統中的儲能技術，能夠對電力系統中的功率進行適當調整，低儲高發，對控制傳輸功率波動性、提高電能質量、減少線路損耗有重要作用，造電力企業電能質量、經濟效益的提高有重大意義。就風能發電來說，大規模風電場群的建設，增加了電力企業獲取新能源的途徑，并對電力系統能源結構進行了拓展，但同時也大大提升了電力系統穩定運行的復雜性。風能具有隨機性，在運用過程中難以保證為電力系統提供及時、充足的能源，而儲能技術的運用，具有一定的儲存功能和靈活調節性能，具備快速響應以及動態調節能力，能夠為系統提供穩定的新能源供應，強化風電機組低電壓穿越能力。同時，儲能技術具有經濟性的特點。壓縮空氣等儲能技術的運用，能夠實現風電在時間軸上的平移。從而對電力系統進行優化，提升企業經濟效益。

2、新能源電力系統中儲能技術應用面臨的難題

新能源本身具有一定的波動性和隨機性，在應用過程中，極易造成電力系統運行不穩定的情況。尤其是一些電網相對薄弱的地區，新能源的這些特征會大大影響電壓和頻率的穩定性。同時，新能源電力系統中的一些電子器件也會產生諧波等問題，降低電能質量。由此可見，風能和太陽能源在運用的過程中，其不確定性是儲能技術應用需要面對并解決的主要問題，相關人員必須不斷加強對儲能技術的開發運用，對其能量儲存及轉換功能進行優化，改善電源出力特征，以提升電能質量，實現新能源的有效運用。

3、新能源電力系統中的儲能技術的合理運用

3.1風能電力系統中儲能技術的合理運用

系統瞬時功率平衡水平對于新能源電力系統的穩定運行具有重要作用，儲能技術的運用，能夠充分滿足有功功率及無功功率需求，從而實現對系統這一水平的優化，以保證其穩定運行。例如風能電力系統中的電壓穩定性問題，可以采用超導儲能技術（superconductingmagneticenergystorage，SMES）。這一技術的運用能夠針對系統中的風速擾動及聯絡線短路問題進行解決。據仿真表明，運用超導儲能技術后，出現網絡故障后，依然能夠實現風電場的穩定，在風速擾動的情況下，也可以實現風電場平滑輸出。該技術主要運用在并網型風力發電系統中，通過對SMES模型等的構建，以及對最優反饋矩陣的計算，能夠發現，在儲能技術運用下，輸出電壓的穩定性得到了巨大的改善。再例如風能電力系統中的頻率穩定性問題，也可以通過儲能技術進行解決。這一問題的解決，主要集中在平滑風電輸出功率方面。據仿真證明，飛輪儲能系統在這一部分運用中能夠發揮巨大的作用，可以通過其充放電操作，實現這一問題的有效解決。同時，SMES裝置的運用，也能夠按照系統負荷變動對處理進行適當的調整，以維護風能電力系統中頻率的穩定性，改善系統旋轉備用不足情況。風電出力缺乏可控性是影響風能電力系統穩定的根本原因，儲能技術的運用，具有平滑風電出力的功能，能夠提升風能的可調度性。在平抑風電出力波動中，可以運用串并聯型超級電容器儲能系統的電路拓撲，具仿真表明，串并聯補償能夠有效平滑風電出力，抑制電壓暫降，對風能的不確定性進行改善，從而增強風電場的穩定性。同時，也可以在基于全功率變頻器的永磁同步風電機組的直流母線上并聯飛輪儲能裝置。通過這一技術的運用，實現模糊控制，能夠達到穩定風電機組輸出功率的目的。

3.2光伏并網中儲能技術的合理運用

在光伏并網中，主要存在的問題也是系統瞬時功率的平衡水平問題，通過儲能技術的運用，能夠對這一問題進行有效解決。在儲能技術的實際運用中，可以通過無源式并聯儲能方案的應用，在光伏系統負載功率等脈動形勢下，平滑蓄電池充放電電流。這一方法主要適用于獨立光伏系統。同時，在這一系統中，也可以運用混合儲能系統，對系統瞬時功率進行平衡。在具體操作中，需要將功率密度較高的超級電容、能量密度較大的磷酸鐵鋰電池進行組合，并對控制結構及方式進行合理設置，以便其效用得以充分發揮。據仿真證明，這種混合儲能系統的運用，在維護系統運行穩定性中，能夠起到十分明顯的作用。超級電容器蓄電池混合儲能在新能源電力系統中具有巨大的開發潛力，是未來儲能技術研究的重要趨勢。但是就目前情況來講，針對這一方面的研究和運用還相對較少，因而還需要相關人員加強對這一方面研究的重視，促進整體儲能技術的快速發展。

結語

在當前能源匱乏的情況下以及綠色環保、節約能源行動的倡導下，新能源的運用將會成為我國各領域發展的必然趨勢，也是我國電力事業發展的必然選擇。現階段新能源的運用中還存在著新能源本身不確定性、電力系統中電子器件產生諧波等多方面問題，導致新能源電力系統的運行十分不穩定。而儲能技術運用能夠有效解決這些問題，因而，還需要相關人員加強對這一技術的研究運用，充分保證新能源電力系統運行的穩定性，以促進我國電力事業健康發展。

【參考文獻】：

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