新能源發電系統中儲能系統的應用分析

【摘 ?要】間隙性和隨機性是新能源發電的缺點，而這些缺點正成為阻礙其深度發展的障礙，難以保障平穩的發電功率。儲能技術的發展和應用能彌補新能源發電的缺點，使大規模新能源發電的并網運行更加安全可靠。儲能系統還能在電力系統負荷低谷時儲存電能，負荷高峰時釋放電能，以緩解電力供應巨大峰谷差的壓力。

【關鍵詞】新能源;發電系統;儲能系統

1儲能技術的作用分析

1.1提高電能質量

新能源發電并網運行，需達到電網對電能質量的要求，可以通過控制并網逆變器來改變微電網輸送至電網的有功和無功，提高電能質量。在孤島運行下，新能源發電功率的輸出受天氣變化的影響很明顯，波動較大，儲能裝置可平抑功率波動，維持母線電壓的穩定，解決諸如電壓暫降等電能質量問題。

1.2電力調峰

負荷量始終是波動變化的，目前電能生產和消費的策略是即發即用，這樣容易導致為滿足峰值需求而過多安裝發電機組，造成不必要的浪費。儲能系統可有效解決此問題，在負荷低落時吸收多余的電能，在負荷高峰時釋放電能，達到削峰填谷的效果。

1.3短時供電

目前形勢下，能源危機日益加重，全球多次出現大范圍的電力短缺的現象，大范圍停電對生產和生活會產生極為惡劣的影響。在并網運行的時候，當電網發生事故，新能源發電可斷開與電網的連接，進入孤島運行模式，但這中間往往存在一定的功率缺損，通過控制儲能系統的雙向功率變換器，可以利用儲能裝置，很好地填補這些缺損，實現并網模式到孤島運行的平滑切換。另外，由于新能源發電受天氣的影響很大，儲能系統可在無風無光或弱風弱光的極端天氣來供電，維持負荷的正常運轉。

2常用儲能電池的應用及工作原理分析

2.1鋰離子電池

隨著創新型鋰電池電極、電解質的出現，以及鋰電池生產技術的不斷優化發展，使鋰電池的生產成本不斷降低，從而擁有良好的經濟性，進而促進了鋰電池在電力系統的大范圍應用。鋰離子電池擁有很多優點，其體積小、重量輕、能量密度大、壽命長，可提供短時大輸出功率，但是由于在過沖、短路、沖壓、穿刺等濫用條件下極易發生爆炸，安全性是其最大的缺點。

2.2鉛酸電池

鉛酸蓄電池以二氧化鉛作為正電極，鉛為負電極，中間介質是水和硫酸，在充放電時發生氧化還原反應，于電池內部形成電流，過程是可逆的。鉛酸蓄電池是目前運用最多的電池儲能裝置之一，廣泛運用于電動車及新能源發電的儲能系統，其制造技術成熟，可大規模生產，但是體積較大，充放電的電流不宜劇烈波動，溫度適應性不高，環境污染大，由于目前全球對于可持續發展的追求，鉛酸蓄電池將會逐漸被其它高性能的電池所取代。

2.3鈉硫電池

由熔融液態電極和固體電解質組成的，負、正極均為活性物質，分別是熔融金屬鈉、硫和多硫化鈉熔鹽。鈉硫電池優點：比能量高;可大電流、高功率放電;充放電效率高。缺點：工作溫度較高;充電模式下需要周期性的離線度量，以便得到平均值;需要對電池的殼體進行嚴格的抗腐蝕處理。安全性方面，因陶瓷隔膜屬于易碎部件，若隔膜損壞則容易引起火災、爆炸等事故。

3儲能技術在新能源發電系統中的應用分析

3.1混合儲能應用于光伏電站

所謂的混合儲存，就是在傳統光伏的基礎上，增加儲能元件，進而形成一個并網光伏系統，能夠調控電流值的大小與方向，控制儲能原件充電放電、工作，也可以最大程度的確保功率平滑輸出。太陽能發電過程中出現的隨機性不可控制性都得到了有效的解決，也保證電網能夠安全穩定的運行。

3.2儲能技術應用于風力發電機組、風電場

如果一個地區的風電場數量較多，那么如何提高風電場的穩定性以及電能質量，解決低電壓穿越就成了風電場最主要的問題之一。首先要安裝儲能系統，放置在變流器附近，這樣能夠有效提高輸出功率的穩定性。此外，安裝雙向的變流裝置也是非常有必要的，每個風電機組都必不可少。還要借助一定的方法，控制發電機組，降低功率，使功率平滑緩慢，這樣才能對功率起到緩沖作用。即使在極端條件下，電網的功率也能滿足所有的要求，并把多余的電能吸收儲存，這樣不會對風電機組產生傷害，也提高了電壓的穿越能力，這種儲能技術能夠進行動態調節在第一時間做出響應，確保電力系統安全穩定的運行。

3.3風、光、儲聯合發電

自然資源包括風能和太陽能，這也是應用較廣泛的發電能源。現在出現了儲能發電，這三者是互補的關系，能共同構建一個完整的發電系統。因為風能有很強的隨機性間歇性，太陽能也不夠穩定，不能平穩的輸出功率，所以需要儲能發電，這樣才能優化能源結構。在運行的過程中，如果風能太陽能系統負荷需求小，出力大，就可以借助儲能裝置充電。如果風能太陽能系統需求比較大，出力小的時候，儲能裝置就可以在一定程度上進行放電，這樣也能確保功率能夠平滑輸出。

4分析大規模儲能技術發展實現途徑

4.1轉變觀念

促進新能源與儲能技術的共同發展在新能源發電發展緩慢的階段，儲能和發電屬于兩個不同的發展空間。但在政策的引導下，新能源發電發展迅速，開始應用在傳統的電網調控中，風、光發電已經落后于時代。在這個過程中也提出了新的觀念，那就是儲能發電，這也是新能源發展過程中衍生出來的新思想新產物。目前新能源包括多個方面，儲能、風光、光伏等。國家要提出具體的政策大力支持新能源儲存技術的發展，例如優惠政策，減免新能源儲存發展過程中的經濟壓力，這樣才能促進儲能技術的發展。

4.2電網需要適應大規模儲能裝置的應用

沒有互聯網，存儲技術無法發展，阻礙了傳統電網離開儲能技術適應新能源的發展。在電網大量應用大功率儲能技術，提升了電力系統穩定性，替代了電網備用容量調峰調頻。大規模儲能裝置的接入，對電力系統的設計、控制、調度、規劃等都有很大影響，所以要把握動態的特性，分析非線性電池過程和元件的作用。

4.3多種措施促進儲能技術的發展

（1）政策支持。國家應該合理的制定電價，提出相關的政策。嚴格區分廢氣電、高低品位電的價值以及價格。相信政策在實施的過程中，儲能產品就能獲得更多的資金，這個行業也能迅速發展。

（2）資金支持。為儲能技術提供專項的資金支持，如壓縮空氣、電化學儲能技術等。為他們提供更多的研究資金，擴展研究平臺。

（3）產業技術自主提升，對儲能技術的應用起到促進作用。

（4）新能源場站采用先進的儲能技術要積極主動，對棄風、棄光現象的發生都會減少。

5結語

未來新能源會成為主要的發電源，而風光儲穩定發電系統也能實現動態調節有效的控制電力系統，確保功率傳輸平滑穩定，最大程度的提高電能的質量，相信在未來會取得更好的效果。

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作者簡介：

趙國帥（1990.9-），男，河南商丘人，華北水利水電大學電氣工程及其自動化專業學士。

（作者單位：國家電投新疆能源化工集團吐魯番有限公司）