儲能技術在解決大規模風電并網問題中的應用前景探討

林書文

摘要：近年來我國大規模風電并網的規模開始增加，但是，在大規模風電并網的過程中，經常會出現風電機組應用效率問題、短時電力調節問題等，不能確保大規模風電并網的效果，對其長遠發展造成不利影響。而儲能技術屬于先進的技術，可以通過電池、抽水蓄壓、超級電容、機械設備、導電等儲能方式，有效解決大規模風電并網中存在的問題，為其后續的建設和發展夯實基礎。

Abstract： In recent years， the scale of large-scale wind power grid connection in China has begun to increase. However， in the process of large-scale wind power grid connection， there are often wind turbine application efficiency problems and short-term power regulation problems， which cannot ensure the effect of large-scale wind power grid connection and has adversely affected its long-term development. Energy storage technology is an advanced technology that can effectively solve the problems existing in large-scale wind power grid integration through batteries， pumped storage， super capacitors， mechanical equipment， electrical conductivity and other energy storage methods， and lay a solid foundation for subsequent construction and development.

關鍵詞：儲能技術;大規模風電并網問題;應用前景

Key words： energy storage technology;large-scale wind power grid connection problem;application prospects

中圖分類號：TM614 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0220-02

0 ?引言

大規模風電并網的過程中，為了解決目前所存在的問題，應該積極采用先進的儲能技術，強化各方面的儲能技術應用效果，有效解決目前存在的大規模風電并網工作問題，達到預期的技術應用目的。

1 ?儲能技術分析

對于儲能技術而言，目前在電力系統中已經得到了較為廣泛的應用，可以應用在發電領域、輸電領域、配電領域、終端用戶領域中。儲能技術中主要有抽水蓄能系統、壓縮空氣系統、飛輪系統、化學電池系統、超級電容器系統等等，其中的抽水蓄能技術較為成熟，可以有效開展儲能工作。為了合理應用儲能技術，應該對技術分類形成全面、準確的了解，按照實際情況合理應用儲能技術，具體的分類為：

1.1 電池儲能類型的技術

通常情況下，在大功率的場所中主要使用鉛酸蓄電池設備，形成應急電源、電廠富裕能量的存儲作用。在功率較小的場所中，也能夠利用反復性充電的干電池開展工作，例如：使用鋰離子類型的電池進行處理，可以起到儲能技術的應用效果。

1.2 抽水蓄能類型的儲能技術

此類技術能夠和核電站之間相互配套，主要因為核電站的發電功率處于固定狀態，不能針對發電功率進行調節，在建設的過程中，可以通過在電網中設置配套的抽水蓄能電站系統，夜晚用電低谷的階段，可以使用電能對抽水機進行開洞處理，使得位置較低水庫之內的水能夠抽離到位置較高的水庫，形成電能消耗的形式。在白天用電高峰階段，可以借助位置較高水庫中的水，對水輪發電機進行推動處理，使其可以發電，起到輸出電能的作用。

1.3 超級電容類型的儲能技術

此類技術在實際應用的過程中，可以將電容器當做是儲能的部件，其中所儲存的電能和電容、端電壓之間的平方呈現出正比，也就是E=C*U*U/2。此類技術在應用的過程中，所存儲的電容很容易保持在一定狀態之內，無需設置超導體，同時還能使得電容量從原本的微法級向著法拉級的方向發展，形成良好的儲能工作模式。除此之外，在使用此類技術的過程中，可以將超級電容器設備當作是大功率物理二次電源，可以在一定環境中代替蓄電池，提升整體的儲能工作效果。

1.4 機械飛輪類型的儲能技術

此類技術在應用的過程中，可以提升能量、功率的調整效果，延長設備的應用壽命，具有一定的優勢，屬于當前較為良好的儲能基礎設施。機械飛輪類型儲能技術在應用期間，其中有飛輪設備、電動機發電機設備、電力電子變換器設備，其中的電力電子轉換器設備，可以從外部區域輸入電能，使得電動機受到驅動而旋轉，電動機設備還可以帶動相關的飛輪部分旋轉，存儲機械能，不僅可以提升系統的運行效果，還能調整系統運行頻率、電壓等級，滿足不同系統的運作需求。

2 ?大規模風電并網問題分析

2.1 短時電力問題分析

當前我國在大規模風電并網期間，還存在短時電力的調節問題，不能確保風電的穩定性，存在間歇性問題與波動性問題，這樣不僅會導致備用電容的數量增加，還會徒增企業的成本，對經濟效益的發展造成不利影響。如果不能科學合理應對當前的短時電力調節問題，將會導致風電并網的工作效果降低，不能確保風電并網的穩定性，難以通過短時電力的有效調節提升風電并網的工作水平。

2.2 風電機組的運行問題

大規模風電并網的過程中，風電機組在實際應用期間還存在穩定性、運行效率等問題，主要因為在大規模風電并網期間很容易有電能通道擁擠的現象，風場中存在多余功率，電能浪費問題嚴重，風電機組也無法有效控制和協調管理。與此同時，在使用風電機組期間，經常會出現電容過度的現象，充電的危害性嚴重，機組之間也容易有低壓穿越的問題，如果不能采用有效措施解決此類問題，將會誘發較為嚴重的后果，不能保證風電機組的高效化、有效性運行，難以滿足當前的風電并網發展需求，對各方面的風電機組的運行效果、運行穩定性與運行可靠性會產生直接影響[1]。

2.3 電能質量問題

大規模風電并網中經常會出現電能質量問題，主要因為在大規模采用風電并網形式的過程中，輸出的功率會大幅度提升，經常會在輸出功率過高的情況下出現電壓波動現象與其他的問題，不能確保電壓的穩定性，電能質量很低。由于在實際工作中不能確保電能質量問題，很容易在大規模風電并網期間出現安全隱患、系統運行穩定性問題，難以確保各方面的服務工作質量，甚至會對風電并網的長遠發展造成諸多不利影響。

2.4 電源的電網擾動問題

電源屬于電網中較為重要的基礎設施，對電網的穩定、安全運行會造成直接影響，只有確保電源運行的穩定性，才能保證電網的高效化使用。但是目前在大規模風電并網的過程中經常會出現電源的電網擾動問題，不能確保電源系統的友好性、高效化與安全性，難以在電網運行期間確保電源應用的效果，甚至還會出現擾動性的問題。

3 ?儲能技術在解決大規模風電并網問題中的應用前景

目前在大規模風電并網的過程中，經常會出現短時電力穩定性問題、風電機組的應用效率問題等等，不能保證大規模風電并網的良好發展。因此在未來的大規模風電并網的過程中，應該積極采用儲能技術，有效解決相關問題。具體的應用前景為：

3.1 解決短時電力的問題

大規模風電并網期間，風電缺乏穩定性，存在間歇性現象與波動性現象，很容易使得系統的備用電容大幅度增加，成本有所提升，不能確保經濟效益。而在使用儲能技術的過程中，能夠有效解決此類問題，調整短時電力，通過儲能基礎設施中的輸出功率，有效調節發電系統的功率，例如：在風電并網期間，如若系統運行功率比輸出功率高，就可以使用儲能基礎設施針對功率進行吸收處理，在系統運行功率比輸出功率低的情況下，儲能技術設施就可以輸出功率，這樣在一定程度上可以起到良好的調節作用，解決目前風電并網過程中所存在的問題，降低成本的同時提升經濟效益，保證各方面的工作效果[2]。

3.2 解決風電機組的應用問題

儲能技術中存在的最高功率點跟蹤技術，能夠有效增強風電機組的應用效果，最高程度上采集風能。例如：使用飛輪、電池和超導蓄能的相關系統，可以提升風電并網的穿透功率效果，提升機組的運行效率，在電能通道處于擁擠狀態的狀況下，就可以將風場中的多余功率存儲下來，之后補給到風力較弱的系統，形成能量替換作用，預防出現電能浪費的問題，解決風電并網過程中的風電機組應用問題。除此之外，在使用儲能技術期間，還可以確保機組運行的低壓穿透性，在風電機組的直流母線中設置相關的超級電容儲能基礎設施，也就是雙電荷層電容器設備，在直流鏈中電壓很高的情況下，就可以在直流母線中吸收功率，在電壓過低的時候，就可以釋放功率，這樣可以確保風電機組運行過程中的穩定性，預防出現故障問題與功率不平衡的問題，規避電容過度出現充電危害性的問題，消除機組的低壓穿越的功率問題，有效進行調節處理，提升供電的穩定性，保證電容基礎設施的應用壽命，保證企業的經濟效益[3]。

3.3 解決電能質量的問題

風電并網發展的過程中，風電屬于清潔性、可再生的能源，將其應用在電網發電的領域中，在大范圍、大規模使用之后，會導致輸出功率增加，很容易誘發電壓波動問題與其他問題。在此情況下，就應該結合實際情況，積極采用先進的儲能技術，有效解決電能質量問題。例如：可以使用超導蓄能基礎設施與技術，提升風機設備輸出穩定性，保證發電的效果，在超導蓄能裝置的支持下，解決目前存在的問題，減少響應的時間，形成系統功率的快速補償作用，平衡功率輸出狀態，減少工作成本，增強經濟效益，有效解決目前風電并網的問題。

3.4 解決電源的電網擾動問題

風電并網的過程中，應該積極采用儲能技術有效解決電源的電網擾動問題，改善動態響應的特征，提升抗干擾能力、穩定性能，確保風電并網工作的高效化實施。由于在風電并網期間很容易出現適應性、友好性問題，傳統的電力生產與傳輸方式已經無法滿足當前的系統運行需求，因此，要積極使用先進的儲能技術，將大規模風電集中接入到相關電力系統之內，明確其中有無電源不適應的現象，在儲能系統的支持下，設置具有時間尺度靈活響應特點的電源結構，提升電力系統的柔性，有效解決當前所面臨的問題。例如：儲能技術在應用的過程中，將充電和放電周期控制在30毫秒級到2分鐘級，適當采用超級電容器設備、飛輪儲能技術、超導儲能技術等，可以增強大擾動的“穿越”性能，應對當前存在的問題。與此同時，在使用儲能技術的過程中，還可以通過在風電場、風電場群中進行小范圍的規劃處理，借助儲能基礎設備與先進儲能技術提升電力的穩定性，保證頻率的穩定性，改善當前的風電抗擾性與穩定性，增強應用效果[4]。由此可見，在解決風電并網問題的過程中，儲能技術的應用前景良好，相關部門應該注重先進儲能技術和基礎設施的應用，歸納總結豐富的經驗，制定完善的規劃方案，打破傳統工作的局限性，確保可以利用儲能技術有效解決風電并網的問題，形成良好的技術作用。

參考文獻：

[1]段利軍.儲能技術在解決大規模風電并網問題中的應用前景分析[J].百科論壇電子雜志，2018，24（11）：311-344.

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[3]王京，馬洪波，郭太平.儲能技術在山西電力系統調頻領域的應用[J].無線互聯科技，2017，45（18）：129-130.

[4]梅生偉，公茂瓊，秦國良，等.基于鹽穴儲氣的先進絕熱壓縮空氣儲能技術及應用前景[J].電網技術，2017，41（10）：3392-3399.