風電并網中的儲能技術研究

姚兆林

摘要：風電并網就是利用電網運行的大型風力發電機，并將這些風力發電機集中安裝，形成一定的規模。本文首先介紹了風電并網中儲能技術的特點，進而提出儲能技術在風電并網中的應用策略，更好地改善風電并網發電中的儲能技術，促進風電并網發電技術的更新，進一步的推動我國新能源事業的發展。

關鍵詞：風電并網;儲能技術;應用策略

引言：隨著我國經濟的快速發展以及綜合實力的不斷增強，電力體制也在不斷改革和發展，清潔、環保的新能源風力發電成為了現在電力行業的主流發電方式。風電并網發電技術具有安全、高效的特點，因此完善風電并網中的儲能技術，是提升風電并網發電效率的重要途徑，同時還能更好地促進我國能源事業的進步。

1風電并網中儲能技術的特點

風力資源是風電并網發電技術中的主要能源，由于風具有很強的波動性和間歇性的特點，因此，風電并網發電技術的電力輸出也具有隨機性和間歇性的特征。一方面，由于風電并網系統一直處在電網末端并且以規?；M行發展，規模較大的風電并網，會造成發電時間段較為固定和集中，因此受到風力資源的制約影響較大，例如：風場相近、風力特點差不多的情況下，發電的出力程度也大致相同，所以，若供電的時候風力較大，供電量就會比較強;若供電的時候風力較小，則供電量就會比較弱。

另一個方面，在我國目前的風電并網發電模式中，所包含的風電機組在設計時，是根據風力并網的強電模式來進行設計的，但是在實際的工作過程中，由于風電并網采用的是遠距離操作方式，這樣一來，就會造成電力網和電機組的連接情況不良、接觸相對較弱。這種情況下，以往的電網故障應急方式和穩定性操控系統是無法進行及時、有效應對的，進而使電力系統在運行時具有一定的不穩定風險。基于此，為了保證風電并網發電方式的穩定性和安全性，電力企業對于風力發電機組并網做出了標準化的要求和規定，特別是對于無功調節能力、故障穿越、最大出力等關鍵內容，進行嚴格的監督和管控。

2風電并網中儲能技術的應用策略

2.1提高低電壓穿越能力

低電壓穿越問題是風電并網發電技術中，最為重要的問題之一，它主要是影響了風電并網發電的穩定性。低電壓穿越問題是指在風力發電機并網點電壓下降的時候，風電機組接入公共連接點后風機依然能夠保持并網，并且還可以向電網提供一定的無功功率，維持電網恢復工作，直到電網恢復正常運轉[1]?；诖耍嚓P工作人員可以通過改進調控策略和硬件配置這兩種途徑來解決這個問題，主要是從風電場和單臺風機設備這兩個角度作為切入點來開展工作。

一方面，改進調控策略時，是不需要對其他硬件設備進行改進和使用的，在開展工作時也相對比較簡便。但是，在進行改進調控策略時，也伴隨著一定的局限性，例如：在電網出現故障時，正在運行的風電機組就會出現暫態過電壓和過電流的情況發生，這是由于瞬間過電能量不平衡而導致的。因此，在這種情況下改進調控策略是無法從根本上解決問題的，并且在電網出現故障時，還會伴隨著暫態電能過多的問題，從而導致在一定的程度上是無法達到預期的效果的，改進調控策略這種方式主要是在故障電壓不是很明顯的情況下進行的。另一方面，就是實施硬件配置的方法，在使用這種方法時，可供選擇的途徑有很多，最終效果也比較理想，既可以當風電機組在PCC電壓發生下滑時，依然可以保持風力并網狀態，同時還可以向供電網提供無功功率，用來支撐電網電壓;又可以防止電壓下降而導致的風電機組產生過電流、過電壓等問題的發生，突發的過電流、過電壓會給風電機組帶來一定沖擊，進而對風電機組造成破壞。在利用增加硬件設備配置的方法來解決問題時，可以采用快速儲能系統，以便于更能夠獲得較為理想的效果。

2.2平仰功率波動

在風電并網的發電過程中，對于出力的波動性的控制工作，一直都無法有效的進行開展，如果這個問題無法得到有效的解決，就會在一定程度上影響風電并網發電在經濟性、電能質量和電網系統中的穩定性。在對大型的風力發電場中機組進行出力測試時，要充分考慮尾流效應、塔影效應等多種制約因素的影響。隨著我國科學技術的不斷發展，在使用儲能系統對風電并網中出力波動性方面的調控，已經較為成熟了，而且可以以更加先進的方式來進行工作。

基于此，在解決問題時采用儲能系統，并配合相應的調控策略，可以在一定程度上解決風電并網由于風力影響造成的出力問題，同時還能夠控制風電輸出功率過強的波動性。平仰功率波動，主要是通過對儲能裝置的電容器進行串并聯，使用模糊理論進行協調和控制，來實現對在發電功率波動中的有效抑制，進而通過電池儲能系統，提升風電場并網機組系統的穩定性以及改善電能質量。通過對部分風電并網進行的實驗，可以充分證明了在風電并網系統中，配置儲能容量的這種方法，十分具有有效性[2]。通過構建儲能系統，能夠平滑風電并網發電方式的功率曲線，實時監測和改善風電場負荷曲線的變化，對風電場的系統起到了平抑功率波動的作用。

2.3控制系統頻率

供電網的頻率與供電系統和用戶的用電需求有著很大關聯，所以，當發電和用電負荷相平衡時，頻率一般保持在50赫茲左右;當發電容量超過負荷容量時，頻率也會隨之上升;當發電容量小于負荷容量時，頻率則會下降。因此，為了保證供電網功率的穩定性，使電網在工作行過程中有效的保證電網質量，采用的主要手段是配備與風電發電容量相同的常規電廠進行旋轉備用。由于供電網會受到控制信號滯緩、發電速度受限、調頻器死區等方面問題的影響。同時，風力機組發電時功率會很快的變化，所以就會產生多臺調頻機組的運行效果相互抵消的現象，并且產生浪費電能、電網不安全的問題。因此，利用二次調頻而配置的儲能系統，可以準確、高效地控制功率輸出，既能滿足電網調頻的標準要求，又能提高電網對可再生能源的接受能力，同時還可以實現正和反的雙向調節功率的手段，合理的控制作用可以改善發電系統的調頻特性，進而實現調頻的雙倍效應。

2.4提升系統的穩定性

風電并網系統的穩定性，就是指風電并網系統在運行過程中，受到一些因素的干擾和影響后，供電網可以通過自我調節，恢復到以前的運行狀態，或者是轉化為一種新的穩定狀態，并且根據性質的不同，可以分成暫態穩定性和靜態穩定性。風電機組構成的電力系統，不單是存在著負荷變化所引起的干擾，并且還有出力的不穩定變化而對系統造成的影響，最為嚴重的就是靜態電壓穩定性的問題。導致暫態穩定問題的原因，通常是在系統發生嚴重故障的情況下，風電機組在解決故障后，恢復額定電壓并逐漸正常運行，但在發生故障后，由于風電機組無法及時的重新構建機端電壓，從而導致運行過快而失去穩定性，這會對區域內電網產生一定的破壞性作用。因此，解決暫態穩定性的問題，要以模糊理論為基礎，進行儲能系統的控制策略，并在實施中對制動電阻、距角控制等要素進行對比，在風電并網的儲能系統中，改善效果是十分的明顯，有效地提高了系統內部的穩定性[2]。

結論：綜上所述，風力資源作為我國的新能源，應該加強對其在發電工作中開發。而儲能技術作為風電并網發電模式的基礎保障，在工作過程中還存在著一些不足。因此，電力行業相關工作者應不斷探索和創新出儲能技術在風電并網中的應用策略，進一步加強我國電力事業和新能源事業的不斷進步和發展。

參考文獻：

[1]??? 王思淵.面向大規?？稍偕茉床⒕W的儲能規劃研究[D].浙江大學，2019.

[2]??? 范淼.風電和儲能聯合運行的多維效應分析模型研究[D].華北電力大學（北京），2019.

[3]??? 褚鑫.混合儲能系統參與風電并網一次調頻的研究[D].上海電機學院，2019.