淺議儲能技術在風力發電系統中的運用

謝洪放

摘 要：隨著社會的進步，市場經濟水平不斷的發展，人們的生活質量有了顯著提高，我國對能源的需求也隨之不斷的增加。國際相關部門預測，我國在未來的二十年將成為世界上能源消耗的大國，因此我國現階段需要大力發展能源事業，其中風力發電將成為我國發電的主導技術，當前風力發電系統中儲能技術是比較重要的研究課題，儲能技術的應用能夠有效的防止風力發電的功率反復變化，輸出電壓較為平穩，保障電能質量和風力發電網絡的正常運轉。本文對風力發電系統中儲能技術的應用進行了詳細的探討和分析。

關鍵詞：儲能技術；風力發電；系統運用

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

1、風電并網產生的影響

在大規模風電并網發展的今天，風電功率的大幅度波動易破壞電網的功率平衡，進而帶來電能質量的明顯下降，危及電網的穩定運行。風電并網后將對以下幾方面造成影響：

1.1、對電網穩定性的影響風能的不確定性將會導致風電功率的隨機變化，對電力系統造成沖擊，尤其是電網的安全穩定性，嚴重時可能使整個系統失去穩定性，甚至造成系統癱瘓。

1.2、對電網電壓的影響大型風電場接入電網將會對電網電壓的穩定性造成不良影響，例如導致電網電壓波動、閃變以及電壓不平衡等現象，甚至會造成電壓的崩潰。

1.3、對電能質量的影響由于現代風力發電技術所使用的兩種風機機型的功率控制都依賴于電力電子裝置，如果設計不當，將會產生很嚴重的諧波問題。

1.4、對電網發電計劃和調度的影響風能的間歇性、波動性和難以預測性給電網制定發電計劃、運行方式和調度造成了很大困難，加之目前國內外并未有較為準確的風功率預測系統，一旦風電機組的裝機容量足夠大，將會影響電力部門的調度運行。由于我國風電場建設的位置通常比較偏僻，風電場一般處于電網末端，電網結構相對薄弱，電力系統經受不起風電功率大幅度的擾動，電力調度部門往往會被迫限制風電，阻礙風力發電的發展。

2、儲能技術在風力發電系統中的應用

本文主要以中小型風電系統的結構為例，對儲能技術在風力發電系統中的應用進行一定的分析。儲能技術解決風力發電不穩定的問題，采用互補的方法改善中小型風力發電系統的運行環境。風力發電系統主要由塔架、電能儲存裝置、風力發電機、充電控制器以及負載等多個部件組成，按照風力發電系統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，具體的結構圖如下：

圖中，電能儲存裝置其實也就是指對儲能技術的應用，安裝在風力發電系統的直流總線中，在直流端匯合了電控設備和發電設備，風力發電系統所輸出的交流電，在AC/DC逆變器的作用之下可以將其轉換為直流電，然后再經過充電控制器供給直流負載。而儲能技術的應用其實就是將充電控制器的直流負載進行存儲并輸送到DC/AC逆變器，然后再將其轉化為AC負載，多余的電能則會存儲在電能儲存裝置中，從而對電能實現了有效的節約使用。

儲能技術在小型風力發電系統內，考慮到輸出功率的變化，尤其是功率與風礦的關系，以此來確保負荷處于連續供電的狀態。該中小型風力發電系統內，引入了儲能技術，得到了高效的應用。結合儲能技術，分析其在風力發電系統中的應用，如下：

蓄能技術在小型風力發電系統當中，考慮到對輸出功率所產生的影響的，尤其是風礦和功率兩者之間的關系，從而更好地確保負載處于連續供電狀態。中小型風力發電系統引入蓄能技術，已得到了高效率的應用。下面將結合儲能技術對風力發電系統進行簡要的分析：

2.1、負荷調節

在風力發電系統的運行中，采用儲能技術進行負荷調節。當發電系統在負荷低谷，儲能技術是適當的收費，在高峰負荷期的系統，主動放電，有效地調整負荷，避免風力發電系統操作不當，說明在實際應用中的負載調節的儲能技術。

2.2、負荷跟蹤

負載跟蹤方法儲能技術在風力發電系統的應用，風力發電系統的電力電子接口位置接入了飛輪儲能系統、畜電池儲能系統以及超導電磁儲能系統，能源存儲技術的使用便可以對界面負載變化進行實時跟蹤，而且在快速狀態，跟蹤負荷，風力發電系統的應用控制。

2.3、穩定系統

儲能技術在風力發電系統當中應用的時候，由于有功功率和無功功率的變化都相對快，而且表現得也非常明顯，而儲能技術可以在功率和頻率振蕩中發揮阻尼的作用，從而更好地維護風力發電系統的穩定性和安全性，所以風力發電系統逐步加大對儲能技術的應用。

2.4、功率控制

功率控制是指能量存儲技術對風力發電系統的功率進行積極校正，同時又控制功率因數。例如，在中小型風力發電系統中，儲能技術和電力電子接口的定位，能夠快速提供有功功率、無功功率，目的是保證風電系統的穩定和發電效率。

2.5、延緩容量

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

2.6、提高利用率

儲能技術在電力高峰期可以有效提升風力發電系統的利用率，進一步還可以提高發電系統的整體能量。比如：小型風力發電系統的儲能技術用于調節系統不穩定，控制峰值負荷率，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換損失時，在發電系統的現代風，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結構，從而實現了對風力發電系統的優化。

總而言之，儲能技術在風力發電系統中的運用可提高風電機組的實時調節控制能力，擺脫對于變槳和變速系統的依賴，提高機組結構可靠性，主要發電及控制系統位于地面，工作環境較好，故障率低，可維修性好。提高風電場并網的穩定性及可控性，對于保持電網的安全穩定運行，增加風電場的經濟效益和已建成風電場的改造研究意義重大。

參考文獻

[1]柴秀慧.基于儲能的雙模式直驅風力發電系統并脫網及功率控制[D].燕山大學，2016.

[2]何雄.含儲能的直驅風力發電MPPT及功率平滑控制[D].燕山大學，2016.

[3]韓冬冬.風電場儲能電池的容量優化配置[D].山東理工大學，2016.

[4]王坤.儲能型風電場功率波動平抑技術研究[D].華北電力大學（北京），2016.

（作者單位：沈陽華人風電科技有限公司）