储能在电力系统的应用

储能在电力系统的应用（精选8篇）

储能在电力系统的应用 第1篇

1 引言

电力系统是一个动态平衡系统，发输变电与配用电必须时刻保持平衡。而风能是一种间歇性能源，且风速预测存在一定的误差，因此风电场不能提供持续稳定的功率，发电稳定性和连续性较差。在传统的电力系统中，任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡，大容量储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响。而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快，就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡，这是一种主动致稳电力系统的思想[1]。由于这种与储能技术相关的稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用，因此，可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。同时，由于这种稳定控制装置所产生的控制量可直接作用于导致系统振荡的源头，对不平衡功率进行精确的补偿，可以较少甚至不考虑系统运行状态变化对控制装置控制效果的影响，因此装置的参数整定非常容易，对于系统运行状态变化的鲁棒性也非常好。 2 电池储能技术国内外发展现状

近年来，日本、美国以及欧洲等发达国家对电池储能技术投入较大，技术领先。日本在钠硫电池的研究与应用方面走在世界前列，日本碍子(NGK INSULATORS)从阿联酋阿布扎比水电局获得300 MW NAS电池系统和中央监控系统的订单。2009 年松下和松下电工与丹麦电力公司SEAS-NVE 共同启动旨在实现智能电网的实证实验。东芝于2010 年宣布接到冲绳电力2010 年秋季将在宫古岛开始的“离岛微型电网系统实证试验”相关设备的订单，将构建以蓄电池平衡功率变动剧烈的可再生能源负荷的新一代电力系统。三洋电机也在其“加西绿色能源园”导入了1.5 MW・;h 的锂离子电池，其他厂商也在积极参与电池储能项目。欧美方面，2001 年，加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全钒液流储能电池示范系统，实现了全钒液流储能电池的商业化运营。VRB Power Systems 公司为澳大利亚Hydro Tasmania on KingIsland 公司建造的与风能发电配套的全钒液流储能电池于 年11 月完成，该系统储能容量为800 kW・;h，输出功率为250 kW。 年2 月，VRB Power Systems 公司又为castle Valley，Utah Pacific Corp 公司建造了输出功率250 kW，储能容量2 MW・;h 的全钒液流储能电池系统。 年底该公司开始为爱尔兰建设迄今为止国际上最大的额定输出功率2 MW(脉冲输出功率3 MW)，储能容量12 MW・;h 全钒液流储能电池系统。美国利用日本住友电气工业公司和VRB Power Systems 公司的技术，分别建立了2 MW 和6 MW的全钒液流储能电池示范运行系统。

英国的Innogy 公司2000 年8 月开始建造第一座商业规模的发电储能调峰演示电厂，它与一座680 MW燃气轮机发电场配套，该电能存储系统储能容量为120 MW・;h，可满足10 000 户家庭一整天的用电需求。

德国EVONIK 工业股份公司宣布将联合戴姆勒汽车公司等研发机构共同开发适用于风能和太阳能发电的大容量、低成本储存的锂离子电池电站，先期计划在德国西部的萨尔州建造一个功率为1 MW 的储能装置。在大规模电池储能装置技术方面，我国起步较晚，与国外发达国家还有较大差距，主要表现在：一是设备容量规模还较小;二是设备的寿命短、利用效率低;三是设备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距国外先进水平差距也很大，国外已经有数十套储能电站投入运行，国内还没有大容量电池储能装置的示范工程投入运行。

目前，我国电池储能的应用规模还很小，但随着国家能源政策的调整和节能环保政策逐步落实，其应用规模预计也将逐步扩大。上海市电力公司已经建设包括漕溪站、前卫站、白银站三个储能示范电站，电力调度中心可以直接通过电网储能管理系统对分布于各地的储能站实施统一调度与远程监控。BYD 在深圳龙岗建立了一座1 MW(4 MW・;h)储能电站。 国家电网所属的新源控股有限公司与张家口市张北县开发建设全国第一个风光储能综合示范

项目，该项目总规模为风电500 MW，光电100 MW，储能70 MW。张北风光储项目是世界上规模最大的风光储三位一体示范工程，但是还没有进入投运，目前已经完成了一期工程方案设计，正在进行一期建设工作。

3 快速发展的风电对储能技术的要求

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53 亿kW。近几年来，中国的并网风电迅速发展。截至2007 年底全国累计装机约600 万kW。 年12 月，中国风电装机总量已经超过1 000 万kW，位居世界第五，截至 年3月中旬，我国风电累计装机容量达4 450 万kW，风电建设的规模居全球之首。这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

在我国风电在建规模高居世界第一的同时，风电并网问题却始终制约着我国风电的健康发展。有数据显示，我国风电装机累计并网3 107 万kW，但仍然有近三成风电没有并网这是由于风能随机性和间歇性的特点，造成风电机组的出力频繁波动，从而风电场的出力可靠性也差，风电比重过大，会使电网的调频、调峰压力加大，以及电网长距离送电的技术要求和运行成本急剧增大。因此，风电场大规模的并网接入对电力系统的运行也带来一些新问题：

1)风电的随机性及不可控性给电力系统规划和稳定运行带来新的挑战;

2)风电功率的.波动特性与电网负荷的波动特性难以一致，使电网的调峰问题更加突出，对调峰容量和响应速度都提出了更高的要求;

3)由于风速变化，风电机组容易引起电网电压和功率波动问题，以及由其带来的无功电压控制和电能质量问题。

风电具有间歇性和波动性与电力系统需要实时平衡之间矛盾，使得并网风电的波动需要通过常规电源的调节和储能系统来平衡，成为长期困扰风电并网的主要难题。而蓄水储能电站由于地理上的局限，不具有普遍的可获得性，因此，引入可普遍应用的大容量电池储能装置与风电场结合弥补风力发电的波动给电网带来的各类影响是一种合适的技术选择[8]。通过储能系统与风电系统的协调，不仅有效减小风电对系统的冲击和影响，提高风电出力与预测的一致性，保障电源电力供应的可信度，还降低电力系统的备用容量，提高电力系统运行的经济性，同时提高电力系统接纳风电的能力。

4 国内外对风电并网的要求

越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行，当风电所占比例逐渐增大后而风电场的功率波动会影响当地电网的电能质量，产生电压波动与闪变。对局部电网将产生明显冲击，严重时会引发严重事故[9，10]。各国风电场并网技术规定都对风电场的有功功率变化提出了要求，如：

1)Eltra 和Eltra&Elkraft 要求并网风电场l min 的输出功率变化小于等于风电场最大功率的5%。风电场能够通过控制系统保证在2 s 内降到额定功率的20%以下，Eltra&Elkraf 要求风电场每分钟的功率变化率在10%～100%内可调;

2)而E.ON 和ESBNG 要求风电场输出功率在任何时间内都小于它的注册容量。E.ON 要求每分钟功率降低最少要占额定容量的10%，ESBNG 要求15 min 功率变化与风电场的规模有关，小于100 MW 的风电场每分钟功率变化小于5%，小于200 MW 的风电场每分钟功率变化小于额定容量的4%，大于200 MW的风电场每分钟功率变化小于额定容量的2%;

3)苏格兰并网技术规定要求风电场输出功率在合理的时间内可以超出额定功率;

4)中国国家电网公司规定了风电场1 min 和10 min 的功率变化率，变化率与风电场的装机容量有关，如小于30 MW 的风电场10 min 最大变化量为20 MW，1 min 最大变化量为6 MW;

5)Scottish 要求风电场起停要满足电压质量的要求，Scottish 还要求风电场起停满足最大

功率变化的要求，而且不多于25%的额定容量可以跳开，并在30 min 内分阶段逐步退出。 5 大容量电池储能技术对风电的平稳作用

显然实现有功功率最重要的调节手段是储能，大功率、大容量的储能系统能够平抑风电的波动性和间歇性。储能系统的容量达到一定规模时，将储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响[11，12]。大容量电池储能技术在风电并网中能够实现如下功能：

1)平滑机组输出：将电池储能系统与风力发电机组相结合，在快速风速扰动下平滑风电场输出，减少风电场输出波动对电网的影响，降低风电波动对电网的冲击。

2)提高风电输出与预测的一致性：以储能作为配合来调整输出，根据风电场预测的出力曲线优化出力，提高风电输出可信度。

3)提高调度能力：采用储能系统则可以控制风力发电输出的有功功率和无功功率，用于电力调峰，使风力发电单元作为调度机组单元运行，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。

4)峰值转移：利用大功率大容量储能系统可以将不稳定的风能电力收集起来并在适当的时候将其平稳释放，转移峰值，降低对电网冲击;

5)保证风力发电系统持续可靠地供电：当环境因素或外部条件变化较快，风力发电系统不能稳定地输出电能时，储能系统中存储的能量可以产生一定的能量和功率支撑作用，保证对负载持续、稳定地供电。

6)系统运行可靠性及冗余度大大提高：多台容量较小的并网逆变器的并联群控运行，使得系统可以根据各种新能源发电的特点，启动不同数量的并网逆变器进行控制，这样就可以实现系统的发电效率最优，进一步提高系统可靠性和冗余度也将大大提高。

7)使风力发电具有可调度性：单纯的新能源发电系统受环境因素的影响较大，因此，无法制订特定的发电规划。如果配置能量储存装置，就可以在特定的时间提供所需的电能，而不必考虑此时发电单元的发电功率，新能源发

大容量电池储能技术在风电中的应用电系统可以与电网连接，实现向电网的馈电，并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。只需按照预先制定的发电规划进行发电。储能装置的容量越大，系统的调度就更加自由，就可以获取更多的经济利益，但需要的投资也就越大，关键在于找到最佳经济平衡点。

6 结论

本文综述了国内外储能技术的发展现状，分析了中国风电在快速发展下所面临的问题，提出大容量电池储能技术在风电系统中的应用前景。国内外的研究结果表明，大容量电池储能技术提供了具有很宽时间范围的储能功能，这些对解决风电并网，改善电力系统的稳定性，提高供电质量提供了新的思路和有效的技术支持。因此，世界各国，特别是发达的国家，都在积极开展这方面的研究。我们应该充分利用我国丰厚的风力资源和电力体制改革的良好机遇.积极开展这一领域的研究，为我国电力系统安全高效运行提供新的技术支持。大容量电池储能技术在清洁能源发电中起到越来越重要的作用。市场潜力巨大、具有越来越重要的经济价值和社会价值。

储能在电力系统的应用 第2篇

1.阳光电源

是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案、储能及微电网解决方案。其中光伏电站解决方案包括：荒漠电站、屋顶电站、山丘电站。能及微电网解决方案主要有储能并网系统、光储微电网系统、燃料节约系统，主要应用与厂矿、企业、村落、通讯基站、光伏、风能发电站、地铁、港口医院等。

太阳能光伏逆变器产品继续稳居国内市场占有率第一，光伏电站系统集成业务也快速发展。

公司布局储能电源领域公司与三星SDI株式会社与2014年11月在韩国釜山签订了正式的合资合约，双方将在合肥建立合资公司，携手开展电力用储能系统相关产品的研制、生产和销售。依据计划，双方将在合肥高新区新设立储能电池和储能电源两个合资公司，分别从事电力用锂离子储能电池包的开发、生产、销售和分销，及电力设施用变流设备和一体化储能系统的开发、生产、销售和分销。双方约定，将充分利用各自优势，强强联合，共同开拓电力储能市场，并致力于成为全球领先的储能产品及系统解决方案供应商。

2.南都能源

公司主营业务为通信后备电源、动力电源、储能电源、系统集成及相关产品的研发、制造、销售和服务；主导产品为阀控密封蓄电池、锂离子电池、燃料电池及相关材料。产品广泛应用于通信、电力、铁路等基础性产业；太阳能、风能、智能电网、电动汽车、储能电站等战略性新兴产业；电动自行车电池、通讯终端应用电池等民生产业。

公司战略目标：致力于成为全球的通信后备电源、储能应用电源、动力电源和新能源应用领域系统解决方案的领导者。在储能应用领域，拥有大型储能、离网储能、分布式储能的系统设计及集成技术；在动力应用领域，拥有电动汽车、电动叉车、电动自行车等车用超级电池、锂离子电池技术；在通信应用领域，拥有IDC等交换机房用、基站用、UPS用等阀控电池、锂电池、燃料电池技术，其中适用于高温环境下的环保节能电池为国际首创，具有巨大的经济及生态效益；在新型材料方面，拥有锂离子电池正负极材料、阀控电池正负极材料、电解质材料等多项核心技术。

公司主营业务：

储能领域：

2014年，公司储能业务实现销售收入15,969.52万元，同比增长14.69%。公司继续保持行业领先地位，在大规模储能、分布式储能、户用储能等领域齐头并进，各类系统解决方案及产品日趋成熟。在大规模储能及分布式微网储能领域，公司以锂电和铅炭电池核心技术为基础，提供全面系统解决方案，完成了国家风光储输示范工程项目（国家电网主导、国内影响力最大的新能源综合示范项目）、广东电科院广成铝业1.5MW蓄能项目（科技部863项目）、浙江鹿西岛4MWh新能源微网储能项目（科技部863项目）等项目的装机运行，并在一系列新的示范项目中中标。

3.科陆电子

科陆电子是智能电网、新能源、节能减排产品设备研发、生产及销售方面的龙头企业，较早涉足物联网行业，独立开发、自主研制并生产了100多种主要产品。

公司主要发展领域为智能电网领域、新能源光伏发电、储能方面、新能源电动汽车充电网络建设方面。主要包括智能变电站、智能用电系统、智能电能表、标准仪器仪表、风电变流器装置、储能与电力电源、机场专用中频静态电源、大功率光伏逆变器、高中低压变频器、高压大功率静止无功发生器SVG、电动汽车充放电设备及检测产品、电子资产全生命周期管理系统等十几类产品。

储能方面，公司依托国家能源局成立的可再生能源规模化储能并网工程实验室，已研制出具有虚拟同步机特性的光伏-储能一体化高效智能充放电控制技术，研制成功500KW级的具有自同步电压源（V/F模式）电力能量路由器，能实现8台以上并联运行；兆瓦级箱式储能电站继成功应用于中广核曲蔴莱7.203MWp离网光伏电站、祁连3.087MWp离网光伏电站等几个示范项目后，于2014年7月一举中标青海黄河上游水电开发有限责任公司青海玉树州无电地区电力建设独立光伏供电工程户用系统设备采购项目，公司为此项目唯一中标人，合计中标金额14,940.47万元。

4.猛狮电源

广东猛狮电源科技股份有限公司成立于2001年，是一家以研发、生产和销售各类电池以及电池应用为主的新能源及节能技术领域高新技术企业。2008年，猛狮科技在全球范围率先推出纳米胶体电解质起动电池，经过六年的不断努力，纳米胶体电池在欧美高端摩托车更换市场已经成为新一代高科技换代产品，逐步取代传统的铅酸电池。2014年公司推出的全系列高倍率磷酸铁锂起动电池，是目前世界上性能最好的锂离子起动电池之一，已经高调进入美国市场和欧洲市场。为了应对日益复杂的市场竞争的需要，公司已经成功开发出6大系列800多种规格型号的电池产品，涵盖汽车、工程机械、船舶、摩托车、通信、电力、照明、电动车辆、光伏储能等各个领域。

公司主要发展领域为摩托车起动电池，在新能源车辆研发、储能系统领域。在储能系统领域，公司主要开发产品分为三大类，分别为家庭便携式储能系统、微电网复合储能系统、MW级智能电网储能系统，具体如下： 1)便携式式储能系统分为离网式、离并网式，功率范围从20W到10kW，特点是携带方便，安装简单，主要应用在家庭应急供电、缺电地区储备电能； 2）储能系统分为离网式、并网式、侧并网式等，功率范围从2kW到500kW，主要应用于分布式储能、微电网系统储能等领域； 3）MW级智能电网储能式系统，主要是并网式，功率一般大于0.1MW，应用于智能电网削峰填谷，大型光伏、风力发电站储能。

5.圣阳电源

公司专业从事通信备用电源、电力备用电源、新能源储能电源、动力电源、新能源系统集成等系统方案的设计、开发和经营，是国际知名、国内领先的绿色能源制造商。目前，公司已形成成熟的AGM和GEL两大类阀控铅酸蓄电池开发技术、锂离子电池开发技术和新能源系统集成技术。主要产品有：FCP铅炭电池、铅酸蓄电池、新能源系统集成、锂离子电池产品，广泛应用于通信、电力、动力和新能源储能等领域，远销30多个国家和地区，畅销国内外市场。

水系离子电池研发公司

1、巨化股份

2013年巨化与中科院宁波材料技术与工程研究所合作，主要合作领域有固体氧化物燃料电池、加氢催化剂、海洋新材料重点实验室及有机涂料、复合材料、激光表面处理、热喷涂技术以及高效硅基薄膜太阳能电池等项目。

2013年7月中科院宁波材料技术与工程研究所科研人员在水系离子电池研究中获重要进展，首次提出用锂钠混合离子电解质这一全新理念构建新型水系离子电池。传统的以有机溶剂为电解液的锂离子电池能量密度高，但存在安全性低和成本高的问题。与之相比，水系离子电池具有价格廉价、无环境污染且安全性高等优点，在大规模储能体系中具有潜在的重要应用前景。然而，目 前适用于水系钠离子电池的电极材料极为匮乏，这成为阻碍钠离子电池发展的瓶颈。为此，宁波材料所动力锂电池工程实验室研究人员设计出一种新型水系锂钠混合离子电池。这类电池的一极采用选择性嵌入/脱嵌锂离子的化合物为活性材料，而另一极则选用选择性嵌入/脱嵌钠离子的化合物作为活性材料，同时以锂钠混合离子水溶液作为电解质。

得益于其独特的工作原理，这类电池不但能储存电能，而且还具有分离锂离子和钠离子的功能。电池可通过反复的充放电过程来实现对锂离子和钠离子的富集，与现有其他化学分离技术相比，此操作更为简便且更加绿色环保。

2、郑州大学化学与分子工程学院

郑州大学化学与分子工程学院陈卫华博士开发的一种水系可充放锂离子的电极材料及包含该材料的水系可充放锂离子电池，获国家发明专利授权，标志着一种新型绿色环保电池的诞生。

据陈卫华介绍，有机系锂离子电池因其有机电解液具有毒性和可燃性，在过充或短路等不当操作中存在严重的安全隐患。

此外，非水电解液的离子电导率比相应的水溶液电解液要低两个数量级，有机电解液电池的制作成本也相应高很多。考虑到成本、安全性和循环寿命，这些缺点限制了大型电池的应用。

储能技术在风力发电系统中的应用 第3篇

实际上, 储能技术在风力发电系统中的应用主要通过自身的储能方式, 将转换而来的电能源进行存储, 而且, 在近些年的发展中, 储能技术的发展也越来越快, 主要有超级电容器储能技术、超导储能技术、蓄电池以及其他储能技术等, 作者主要从这几方面内容展开分析, 并对储能技术在风力发电系统中的应用效果进行研究。

1 储能技术分析

风力发电系统作为能源公司发展的重要组成部分, 被高度的重视, 风力发电系统在将风能转换为电能之后, 需要对生产的电能进行存储, 这时将需要储能技术, 下面进行详细的探讨。

1.1 超级电容器储能技术

该储能技术主要是运用电化学双电层的原理进行研发而成, 所形成超级电容器储能系统, 该系统在运行的过程中, 能够提供较为强大的脉冲功率, 这样在充电的过程中就会保证电力表面维持在理想的状态, 电荷将能够有效地吸引周边的电解质溶液中异性的离子, 并将这些吸引的异性离子依附在电极的表面, 从而形成双电荷层[1]。从对超级电容器储能技术的调查中发现, 系统能够达到的最大储能量为30MJ, 主要用于短时间、大功率的场合以及用于一些电能质量高峰值的功率场合中, 有效解决了电压瞬间跌落以及瞬间受干扰的问题, 对保证电力能源储备量具有较大的作用。

1.2 超导储能技术

超导储能技术主要是运用超导线制成的线圈进行储能, 尤其是在电网供电的过程中, 能够将提供的磁场能量进行有效的储存起来, 并在需要的情况下, 再将其送回电网中继续使用, 该技术被广泛的应用在风力发电系统中[2]。超导储能技术具有能量损耗小、释放能量速度快、较高的灵敏性等优点, 尤其是对调节电压、频率、有功功率、无功功率的过程中有着极大的效果, 并且, 通过实践证明, 超导储能技术在风力发电系统中的实施, 对大容量和功率能量的转换补偿有着极大的作用, 被广泛的应用到风力发电系统中, 深受能源企业的青睐。

1.3 蓄电池以及其他储能技术

蓄电池储能技术是较为常见的一种电力能源储能技术, 主要是运用电池的正负极氧化还原反应的方式进行充电和放电的过程[3]。蓄电池主要由控制装置、电池、辅助装置、交直流逆变器等组成, 当然, 在蓄电池使用的过程中, 由于化学物质选用的不同, 也会给蓄电池储能效率带来一定的影响, 现阶段被应用到风力发电系统中的主要蓄电池有钠硫电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池、液流电池等。

除了以上所提到的几种储能技术之外, 氢燃料罐电池储能、压缩空气储能、抽水储能等也是当前被广泛应用的重要储能技术, 而每种储能技术所具备的优缺点不同, 因此, 能源公司应结合实际的情况切实有效的选择合理的储能技术, 并将其作用充分地发挥出来。

2 储能技术在风力发电系统中的应用

随着社会经济的飞速发展, 各行业的发展也极为迅速, 尤其是在能源的使用上消耗也越来越大, 能源的开发也将受到能源公司的重视, 风力发电是能源公司发展的重要组成部分, 应将取之不尽用之不竭的风能的作用充分地发挥出来, 将其转换为电能源, 不仅可以为民众提供更多的电力能源, 同时也有利于能源公司的可持续发展。当然在电能生产之后, 为了保证电能的可持续使用, 应充分运用储能技术对电能进行储备[4]。通过以上的分析我们了解到, 当前储能技术多样化, 而每种储能技术都有着各自的优势, 当然, 在使用中也有着一定的要求, 风力发电系统在应用这些储能技术的过程中, 应从储能技术的成熟型、储能技术应用的成本、环境条件、额定功率、桥接时间等相关因素进行分析, 同时, 还应考虑到对电能质量的管理等, 综合分析来选择最佳的储能技术。

例如, 在将超级电容器储能、超导储能等应用在风力发电系统中之后, 能够保证风电场输出电压的平稳性, 而且, 在外部电网发生故障的情况下, 储能技术能够在最短的时间内提供电压的支撑, 从而有效地保证电网运行的平稳性。此外, 风力发电系统中应结合系统的实际运行情况, 采用多种储能技术混合进行储能, 达到相互促进的作用, 对提升风力发电系统的运行效率有着极大的帮助, 因此, 能源公司应重视风力发电系统运行过程中储能技术的应用, 结合自身的实际发展情况选用合理的储能技术, 以此来提升风力发电系统的运行效率, 为能源公司的可持续发展打下夯实的基础。

3 总结

综上所述, 能源公司作为电力能源开发的重要机构之一, 为保证给人们创造更多的电力能源, 需重视风力发电系统的研发, 应不断的引用先进的储能技术来对开发的电能进行存储, 并将其应用到适宜的场合, 为人们提供可靠的电力能源。当然, 结合以上的分析我们也发现, 由于储能技术的多样化, 因此, 风力发电系统在应用储能技术的过程中, 应结合自身的实际情况选用合理的储能技术, 以实现能源公司的长远发展。

参考文献

[1]李国杰, 阮思烨.应用于并网风电场的有源型电压源直流输电系统控制策略[J].电网技术, 2013 (01) .

[2]刘昌金, 胡长生, 李霄, 陈敏, 徐德鸿.基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计[J].电力系统自动化, 2013 (16) .

[3]杨根生.液流电池储能技术的应用与发展[J].湖南电力, 2014 (03) .

储能在电力系统的应用 第4篇

【关键词】储能技术；电力系统；稳定控制；应用

为更好地满足我国供电需求，加大了在电力储能技术方面的研究，并结合我国能源特点，指明了电力储能技术的发展方向。现阶段，储能技术得到了世界范围内各个国家的广泛关注，并被大面积应用在能源、交通和电力等领域。电能可以化学能、动能等形式进行存储，依照实际存储方式可将其划分成物理、电化学、相变和电磁这四种储能方式，且每一种储能方式仍可细分。笔者将结合自身工作经验，粗略研究储能技术在电力系统稳定控制中的应用。

1.储能技术概述

在电力系统中，储能技术贯穿全程，它能够进一步满足日益增长的供电需求，还能充分利用电网设备，提升电网运行效率。储能系统的大面积应用不仅能够优化正在使用的电力系统建设模式，还能有效利用电网的整体资产。储能技术参照能量类型可将其划分成石油等基础燃料、氢气等中级燃料、电能和后续消费能量这四种存储方式，本文将着重探讨电能存储，参照能量存储形式，可将其划分成物理和化学这两种储能。因储能技术位居较高的战略地位，且技术含量较高，因此，世界范围内越来越多的国家加入到储能技术的研究行列。其中日本编制了具体的储能技术发展路线；美国能源部也针对现代电池撰写了相关技术报告，我国也意识到储能技术的重要地位，并将其逐渐应用在电力系統稳定控制中。

2.常见的电力储能形式

2.1超导储能

超导储能的工作原理为：借助超导体性质编制成线圈完成磁场能量储存，无需将其转换成能源便可完成功率传输。超导储能具有高转换效率、较大的比容量和比功率，可进行大容量能量转换，还能进行电力系统的实时功率补偿。

2.2飞轮储能

碳纤维和玻璃纤维复合材料共同构成了飞轮，其工作原理为：将电能转化成机械能的形式进行存储。飞轮储能系统使用寿命较长、制造周期较短。另外，飞轮储能系统还能被没有限制地进行充电，且可快速充电，基本上不存在环境污染。然而，该系统与其它系统相比维护经费较高。

2.3电池储能系统

电池储能系统的工作原理为：借助正负极的化学反应完成充放电，铅酸、镍铬、锂、钠硫是较为常用的电池储能系统，其中铅酸电池在高温条件下使用寿命较短，它与镍铬电池特性近似，比能量和比功率不高，但经济，制造成本不高，具有较强的可靠性，技术成熟，近年来被大面积应用在电力系统中，现阶段储能容量为20MW；镍铬电池工作效率较高，循环使用寿命较长，然而其容量随着充放电次数的增加逐渐减少，仍需进一步增强其荷点保持能力，因该电池中存在重金属，对其使用具有严格的限制；钠硫电池作为一种新型储能电池，拥有广阔的发展前景。

3.储能技术在电力系统稳定控制中的应用

电力系统的稳定性直接影响着电力系统的运行质量，也决定着电力系统运行效率，本文将着重探讨几种常用储能技术在电力系统稳定控制中的应用。

3.1电池储能的应用

3.1.1发电环节

电池储能系统可有效增强风能或者光能发电中电网运行能力，具体的容量分配应紧密结合具体的运行模式和应用目标展开计算。通常风能或者光能发电场中的容量在几十MW之上，存储时间一般在几十分钟和几个小时之间。

3.1.2输电环节

电池储能系统可最大限度地利用现存的电网资源，增强输送能力，提高输电线路的工作效率，节省输电成本，还能凭借频率、功率控制来增加输电网运行安全性和稳定性。一般使用调频调峰电站充当储能系统，其容量在几十MW，存储时间在几十分钟和几个小时之间。

3.1.3变电环节

电池储能系统可有效增加电网运行安全性和稳定性，缩减电网供电峰谷差。位于变电端的储能系统通常采用削峰填谷模式，容量在MW，存储时间一般在四小时和八小时之间。

铅酸蓄电池系统是电池储能系统的代表，该系统可应用在发电厂、变电站中，发挥备用电源的作用，使用多年，效果良好。该系统在保障电力系统日常、安全运行中发挥着重要的作用，有效增加了电力系统的安全性和可靠性。

3.2飞轮储能技术

3.2.1增强电网对再生能源采用收能力

分析发电以及光伏发电均具备间歇性特征，需要接入大量的可再生能源，这对电力系统的安全性和稳定性提出了新的要求。飞轮储能和风力发电协同供电，这种供电模式能够较好地规避开启柴发暂时性停电现象的出现，缩减柴发开启和启停次数，充分利用风能，节省发电成本，缩减电价。日本、美国等部分地区均采用了飞轮储能技术，这不仅能够有效增加电网稳定性，还能降低风电出功波动的影响程度，尽量减小柴油发电机的出力。

3.2.2提升电网运行水平和增加经济性

暂态稳定问题是电力系统中较为常见的稳定问题，要求储能装置应具备较高的瞬间功率且可短时间持续。飞轮储能系统是一个能够灵活调整控制的有功源，自主参与电力系统的动态行为，且可在消除扰动后减小短暂态过渡时间，进而在短时间内将系统恢复到稳定状态。飞轮储能技术可较好地满足电站日新月异的需求，凭借其可快速调控的优势，可获得事半功倍额效果。美国能源部已经建成飞轮储电站，伴随着科学技术的不断发展，飞轮储能技术将更加成熟，将被应用到更广的范畴中，可增加电网运行经济性。

3.3蓄电池和超级电容器混合储能系统

分析现阶段超级电容器和蓄电池的物理特征可知，这两种储能技术均具有互补性。其中蓄电池储能系统拥有较大的能量且密度较高，循环寿命相对较短，功率密度不高，放电和充电效率不高；超级电容器能量不大且密度较低，目前还无法大面积应用在电力系统中。然而，如果将同时应用这两种系统，取长补短，能够显著加强储能系统的性能。

4.结语

储能技术在调整能源结构和改变电力生产消费模式中发挥着重要的作用，它能够有效解决可再生能源发电问题，并能提升电网运行效率，还能及时应对电网突发性故障，改善电能质量，较好地满足日益增长的供电需求。我们应加大在储能技术方面的研究，未来储能技术将朝着更加高效和经济的方向发展。紧密结合我国能源分布特征，贯彻落实国家电网格局，加强储能技术建设，进而优化电力系统分配，促进电网的稳步、健康发展。 [科]

【参考文献】

[1]国家电网公司“电网新技术前景研究”项目咨询组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].电力系统自动化，2013，37（1）：3-8，30.

[2]张昊蒙.浅谈电力储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电子世界，2014，（16）：276-276.

[3]叶季蕾，薛金花，王伟等.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国电力，2014，47（3）：1-5.

[4]袁小明，程时杰，文劲宇等.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析[J].电力系统自动化，2013，37（1）：14-18.DOI：10.7500/AEPS201210050.

储能在电力系统的应用 第5篇

随着环境保护的根本要求及化石能源枯竭带来的能源危机，使得以光伏发电为代表的可再生新能源发电越来越受到重视，但是光伏发电的间歇性及与用电峰谷的非同步性，使得新能源发电的储存及再利用技术受到额外关注，本课题研究除了传统的光伏发电电池储能以外，研究未来可能的能量转化及储能方式，如光伏发电制氢、制气等形式，然后和燃料电池及燃气轮机相结合的可行性及发展趋势。

储能在电力系统的应用 第6篇

时间：2011年09月08日--2011年09月09日

地点：北京国际会议中心

关于举办“2011超导电力与储能国际高峰论坛暨

装备技术展示交流会”的通知

各有关单位：

超导电力与储能技术的应用，是发展中国电力的重要途径，“十二五”期间国家将投资4.3万亿元，基本建成智能化电网，并加快实现超导电力、储能技术的推广应用。超导电力对建设坚强智能电网潜能巨大，储能技术是电力储能与新能源电力并网的重要环节。为使国家电网的资源配置能力、运行效率、安全与科技水平进一步提升，步入国际电力先进行列，发展超导电力与储能技术，将更有利于国家电力产业发展与进步。

为推动超导电力、储能技术产品市场发展，展示和交流其新技术、新设备、新经验。由中国能源环境科技协会与中国电机工程学会电力系统专业委员会共同主办的“2011超导电力与储能国际高峰论坛暨装备技术展示交流会”定于2011年9月8日--9日在北京举办。届时大会将邀请国家和相关部委领导、国家电力机构负责人、国内外电力专家；地方政府负责人；国内外企业家代表和特邀代表到会，围绕超导电力、储能技术等热点问题进行探讨与交流。中央电视台、央视网、中央人民广播电台、凤凰LED联播网和各大新闻媒体将进行专题报道和现场采访。

本次论坛主题为：发展超导电力与储能技术，加快智能电网建设步伐。大会是以论坛研讨为主线，以产品展示、推介、洽谈为平台，倾力打造中国最具影响力的电力品牌与国际品牌的盛会。希望各相关单位抓住机遇，积极参加。

详

一、特邀支持单位

国家能源局、中国电池工业协会、全国工商联新能源动力与储能委员会、江宁经济开发区管理委员会；韩国知识经济部、日本社团法人电池工业会、台湾电池协会、电池(组)制造商协会IBMA、英国电池制造商协会BBMA、EUROBAT(欧洲蓄电池制造商协会)、美国能源基金会；国家电网公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国南方电网有限责任公司、中国核工业集团公司、中国长江三峡集团公司、神华集团有限责任公司；中国英利集团、无锡尚德太阳能电力集团。

二、特邀媒体

中央电视台、北京电视台、香港凤凰卫视、中央人民广播电台、台湾东森电视台、韩国MBC电视台、朝日新闻、美国之音、英国BBC；央视网、新浪网、阿

里巴巴、国家电力信息网、中国电力网、电力产品网、北极星电力网、国际电力网、凤凰LED联播网、中国供电信息网、中国电力采购网、中国电力企业联合会网、中国太阳能发电网、66太阳能导航网、索比太阳能网、中国新能源发电网；工人日报、中国电力报、新加坡海峡时报、《电力系统装备》《国际电力》《新能量电力》《电网与清洁能源》《太阳能发电》《太阳能》《中国发电》《Shine光能》《风能发电》。

三、拟邀嘉宾：

全国政协副主席王刚、全国人大副委员长蒋正华、宋健、国家发展与改革委员会副主任彭森、国家科学技术部副部长曹健林、国家发展和改革委员会宏观经济研究院原院长白和金、国家能源局能源节能和科技装备司司长李冶、国家科技部国际合作司副司长叶冬柏、国家安全生产监督管理总局监管三司司长王浩水、中国科学院电工研究所所长肖立业、中国化工机械动力技术协会会长孙腾良、国家发展和改革委员会能源所原所长周凤起、美国能源基金会原副主席杨富强、中国工程院院士、北京化工大学教授高金吉、中国科学院院士严陆光、中国工程院院士顾国彪。

四、论坛议程

设开幕式、主题峰会、专题论坛三大块。

（一）开幕式：时间：9月8日上午9:00—10:00

领导致开幕辞、领导讲话、企业代表致辞、组委会进行论坛新闻发布

（二）主题峰会议题：

1、我国“十二五”超导电力、储能产业发展重点及政策分析◆产业政策◆信贷政策◆投资前景◆转变发展方式与推进企业兼并重组；

2、我国“十二五”超导电力、储能产业发展规划及国际发展趋势；

3、“十二五”超导电力、储能产业面临的挑战与机遇。

（三）专题论坛：9月8日下午午14.00-18.00，9月9日上午9.00-12.001、超导电力专题论坛（主要核心议题）：

细内容见附件：

七、参会范围

电力、储能、新能源企业设备制造商、制品商、贸易商，储能电池生产商、组件生产商；电力、储能和新能源企业的高管及其上下游企业负责人；世界500强和中国500强企业代表；省（市）政府相关部门领导、协（学）会负责人、设计、科研院校等单位代表。

八、参展范围

◆ 大中型（超导电力、储能、新能源)企业集团形象与成果展示；供发电单位（包括电力、阳能、风能、核能及其他清洁能源发电）形象与成果展示。

◆ 超导储能变电站、高温超导储能系统、超导电力系统集成和运行装置、超导限流器、超导功率变换装置、高温超导磁体、低温容器和低温系统、在线检测系统、超导变压器、超导电缆

◆ 抽水蓄能、压缩空气储能、超导储能、飞轮储能、蓄热储能、蓄氢储能及其他可用于插电式电动车的储能技术和设备；各类蓄电池（镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸蓄电池、智能电池、钠硫电池、汽车电池、工业和军用特种电池、电池组）、超级电容器、可再生燃料电池、液流电池等各系列新型电池材料、电池设备、电池成品；多晶硅和单晶硅太阳能电池（包括新一代纳米晶、染料敏化、有机电池）技术和设备等。

◆ 新能源并网发电及其新型发电技术与设备（太阳能、风能、地热、沼气及潮汐发电和清洁发电设备技术）、离网型光伏发电和风力发电系统、新能源发电工程程序控制、管理及软件系统。

九、论坛收费标准

1.参加论坛费用：3800 元/人(会议资料、场地、用餐、考察等)，协会会员9 折优惠。住宿统一安排，费用参会代表自理。

2.论坛发言时间及费用：发言15-20 分钟/10000 元，如需延长按比例增加费用。大会限制一定发言人数。发言者请将演示文稿及发言材料发送电子邮件至组委会邮箱：dqz666888@163.com。

3.提交论文不参会的人员将收取工本费，每篇文章1000 元。

十、租赁展位收费标准

租赁展位费用: 国内企业：人民币6800/展位，国外企业：1600美元/展位;光地展位18㎡起租（不提供任何设施），国内企业：人民币700/㎡，国外企业：美元160/㎡。

展品范围

电力、储能、新能源企业设备制造商、制品商、贸易商，储能电池生产商、组件生产商；电力、储能和新能源企业的高管及其上下游企业负责人；世界500强和中国500强企业代表；省（市）政府相关部门领导、协（学）会负责人、设计、科研院校等单位代表。

◆ 大中型（超导电力、储能、新能源)企业集团形象与成果展示；供发电单位（包括电力、阳能、风能、核能及其他清洁能源发电）形象与成果展示。

◆ 超导储能变电站、高温超导储能系统、超导电力系统集成和运行装置、超导限流器、超导功率变换装置、高温超导磁体、低温容器和低温系统、在线检测系统、超导变压器、超导电缆

参展收费标准

十一、广告收费标准：

论文集封面12000元，封底10000元，封二8000元，菲页6000元，彩色内页5000元，黑白内页3000元，公司简介1000元，充气拱门/展期15000元，空飘气球/展期10000元，室内条幅/条1500元，代表证/1000个8000元，通讯录/1000本10000元。

十二、单位赞助费用

总冠名赞助商—-人民币30万元（限1家）；特约赞助商—-分论坛冠名、晚宴冠名-—人民币20万元（各1家）；礼品赞助、商务考察赞助、指定餐饮、指定用水、指定晚宴用酒、指定用车、指定航空公司、鲜花赞助等特定赞助各人民币10万元；代表证、通讯录等相关资料赞助5万元。企业可根据需要进行申报，“赞助回报方案”请向组委会索取。

展会规模

200

注意事项

联系方式

联系电话：010--51811545 66235527

移动电话：***

联系传真：010-51811380

电子邮件：qinqinbj@126.com

运营监测在电力系统的应用论文 第7篇

摘要：电力行业对于国计民生是非常重要的，其也是国家发展的重要基础。随着社会和时代的进步，电力行业的相关业务也在不断的增加，电力企业的运行也愈加的复杂，运行监测能够24小时的对电力企业进行全方位的监测，能够帮助企业更加科学的对各项业务进行管理和控制，能够确保公司的经营管理在可控的状态中，能够切实提高公司的效益，帮助企业更好的参与到市场竞争中去。

关键词：运营监测;监测分析;电力企业

运营监测信息系统可以对电力企业进行二十四小时的全方位及时性的再现监测和分析，能够加强企业运营监测外部业务和中心业务之间的联系，能够帮助电力企业更加稳定和安全的运行。所以，其对于电力企业而言是非常重要的。笔者主要分析了电力行业中运营监测的发展和运用，希望能够帮助电力企业更好的运行。

一、电力行业运营监测发展情况分析

运营监测信息系统可以对电力企业进行二十四小时的全方位及时性的再现监测和分析，能够加强企业运营监测外部业务和中心业务之间的联系，能够帮助电力企业更加稳定和安全的运行。其发展情况主要包含了下面几个阶段[1]。

1.提出构想阶段随着社会和经济发展，电力行业也在不断的完善，政府部门也认识到了监督的重要性，电力行业也随着发展不断的进行自我完善和自我监督，从而不断的完善电力运营监测。

2.设计建设、投运阶段我国国家电网公司在进行了中心控制系统的建设，在很多地方已经进行了监控中心的建立，并运用到了运行中去。相关工作的开展也说明了电力监控运行系统发展的更加完善。

3.运行和发展阶段随着最近几年运行监控中心的不断完善，电力公司整体运营在线监控分析也在不断的完善。

二、电力行业中运营监测的实际应用分析

运营监测运用到电力行业中去，对于电力企业的长远发展是非常重要的，其能够切实提高企业的核心竞争力，帮助企业更好的参与到竞争中去。

1.运营监测中心业务体系随着运行监测中心的建立，电力系统全面分析监测系统也在不断的完善，能够很好的将具体工作情况显示出来，其对于数据分析以及相关运行的监测也会愈加的准确和科学。

(1)全面监测全面监测指的是对公司的核心资源、主要业务活动进行相关的交易，要求提高管理的水平，从多个角度和全方位出发，二十四小时的进行在线的监控。并且，还根据需要来设置门槛和数据关联等自动报警手动的进行业务发展趋势的确定，从而对公司内部以及外部环境进行全方位的监控，这样能够让那个监控监测更加的全面。

(2)运营分析运营分析指的是为了提高电力企业经济效益以及整体的竞争力，其也是全面监测控制运营过程的一种重要手段和方式，在运营的时候，需要规避可能会给企业经济效益造成影响的相关因素，在进行数据分析的基础上来帮助企业更好的进行决策[2]。

(3)协调控制协调控制指的是主体是运营监测，对于监测的时候可能会给正常运营造成影响的各种因素，通过科学的手段来进行分析和汇总，从而确保设备运营的正常，帮助企业更好的发展。

(4)全景展示通过合理分析数据来判断数据本身的价值，并定期的做好质量的`评估，利用技术检验，实现数据价值的最大化。

2.运营监控工作台的运用运营监控工作台建立给数据共享以及监控工作更好的开展奠定了技术基础。

(1)全面监控对电力企业的外部环境进行监测，对于电力企业是非常重要的。相关的政策法规会给企业的业务发展造成影响[3]。利用技术手段，对于可能会给企业发展因素进行分析，利用业务运营和监测资源相关的手段进行管理，改善存在的问题。这种方式能够完善企业的人员分配，更好的展示科技成果。

(2)运营分析对电力企业整体发展活动开展进行比较全面的分析和判断，综合分析各个影响因素，并且还需要对市场的走向以及发展的趋势进行分析，从而给企业将来的发展规划提供科学有效的建议。

(3)全景展示利用大屏幕来展示监控中心的相关情况，主要目的是展示公司取得的业绩、展示管理和创新的成果。在展示的时候，需要根据不同的主题来进行不同设计形式场景的监测[4]。通过进行大屏幕的管理，能够让显示系统的运行更加正常。

(4)运营数据资产管理数据再进行运行的时候，需要做好内外数据的交换和分析工作，其主要是利用监视工作站在线查询的方式，将后台数据库的相关数据导出和连接在一起，从而做好数据收集工作，并且还应该做好相关数据的对比和分析工作，从而获得能够给科学决策提供帮助的数据，将数据的作用更好地发挥出来[5]。

(5)综合管理电力企业进行运营和管理的时候，对于方案的制定以及企业整体的发展部署需要根据实际情况和需要来进行科学有效的决策，从而让企业的发展更加的协调。而想要做好这点，便必须做好综合管理工作。

三、结语

运营监测信息系统可以对电力企业进行二十四小时的全方位及时性的再现监测和分析，能够加强企业运营监测外部业务和中心业务之间的联系，能够帮助电力企业更加稳定和安全的运行。笔者主要分析了电力行业中运营监测的发展和运用，希望能够不断地对其进行完善，将其作用更好地发挥出来。

参考文献：

[1]施云.运营监测在电力行业的应用探讨[J].低碳世界,(17):97-98.

[2]李凯瑞.运营监测在电力系统中的发展与应用分析[J].城市建设理论研究:电子版,2017(10):11.

[3]苏斌.电力系统运营监测的可视化管理[J].电子世界,(24):175.

[4]刘霞.运营监测在电力系统中的发展与应用分析[J].中小企业管理与科技:中旬刊,(12):194.

储能在电力系统的应用 第8篇

风力发电是利用风能来驱动发电机旋转从而进行发电的方式。与传统能源相比,风力发电不依赖于矿物能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有包括碳排放等环境成本。由于风能的不稳定性,风力发电系统输出功率随气象条件的变化而变化,并为间歇性的,为保证对负荷的连续、稳定供电,对于中小型风力发电机(额定功率为0.3～300kW)一般采用发电系统并配合电能存储系统或与其他发电系统互补运行的方式[1]。

1 储能技术的分类及应用范围

储能技术就是将电能、热能等能源通过某种装置转换成其他便于储存的能量高效、可靠的存储起来,在需要时,可将所存储的能量方便地转换成所需形式能量的一种技术[2]。

储能的形式可分为四类,即:物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、电化学储能(如铅酸电池、钠硫电池、液流电池、 镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和可再生燃料电池等)、电磁储能(超导电磁储能、超级电容器和高能密度电容储能等)和相变储能(冰蓄冷储能等)[3]。

储能技术的应用范围如图1所示[4]。

2 中小型风力发电系统结构

为了解决风力发电稳定供电问题,中小型风力发电系统主要采用发电系统并配合蓄能器或与其他发电装置互补运行的方式。中小型风力发电系统是由风力发电机、塔架、充电控制器、电能储存装置、AC/DC逆变器、DC/AC逆变器、负载等组成。根据系统总线方式不同,中小型风力发电系统结构图主要有直流总线型和交流总线型2种,其中直流总线型风力发电系统结构图如图2所示。

在直流总线型风力发电系统中,所有的发电设备和电控设备都在直流端汇合,风力发电机发出的交流电经AC/DC逆变器转换成直流电,再通过充电控制器向直流负载供电,或通过DC/AC逆变器把直流电转换成交流电向交流负载供电,同时将多余的电量存储在电能储存装置中[1]。

3 中小型风力发电系统中储能系统的作用[5,6,7]

在中小型风力发电系统中,风力发电输出的功率随着风况的变化而变化,并且为间歇性的,为保证对负荷连续稳定的供电,必须在中小型风力发电系统中安装储能系统,其主要作用如下:

1)负荷调节。储能系统可在风力发电系统负荷低谷期充电,在负荷高峰期放电。

2)负荷跟踪。蓄电池储能系统、超导电磁储能系统和飞轮储能系统等通过电力电子接口,能够快速跟踪负荷变化。

3)系统稳定。储能系统输出的有功功率和无功功率的迅速变化,可有效地对风力发电系统中的功率和频率振荡起到阻尼作用。

4)VAR控制和功率因素校正。具有电力电子接口的储能系统,在快速提供有功功率的同时还可提供迅速变化的无功功率。

5)黑起动能力。储能系统可为孤岛运行的中小型风力发电设备提供起动时所需的电能。

6)延缓了风力发电系统对新增的发电容量、输电容量要求。当储能系统削平了负荷峰值后,即减少了风力发电系统对调峰机组的容量的需要;在风力发电系统中适当的地区配置储能系统,在用电低谷期对它们充电,从而减少了输电线路的峰值负荷容量,有效地增加了输电线路的容量。

7)提高了风力发电系统有效利用率。在用电高峰期,储能系统输出的电力可增加系统的总容量。

4 新型储能技术在中小型风力发电系统中的应用

在中小型风力发电系统中,应用蓄能技术是解决风能不稳定性和负荷峰谷比问题的极为有效的措施,将富裕的风能储存起来,以满足负荷高峰时需求,同时风能存储装置还能尽量减少存储转换过程中的能量损失。目前,经济可行的风能储存技术的研究在国内外理论界、工程界得到了越来越广泛的重视。下面介绍将来可以在中小型风力发电系统中采用的几种新型有前途的储能技术。

4.1 碳纳米管超级电容器在中小型风力发电系统中的应用

4.1.1 碳纳米管超级电容器

超级电容器储能装置由2个极板、隔离物、电解质和电流采集器组成。超级电容器的性能介于普通电容器和蓄电池之间,通过极化电解质来储能。电容充电时,和蓄电池一样,电荷以离子的形式储存。超级电容器所用的电极材料包括活性炭、金属氧化物、导电高分子、活性碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管等。碳纳米管最初由Iijima于1991年通过电子显微镜在富勒烯中观察到,其具有良好的导电性、高的长径比、高的机械强度和良好的化学稳定性。碳纳米管因卷曲的石墨层数量不同可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。图3所示为2种碳纳米管的结构示意图[8]。

碳纳米管超级电容器可以获得超过105次的深度充放电循环寿命,具有免维护,高可靠性等优点,所以,碳纳米管超级电容器作为储能装置在中小型发电系统中的应用具有很好的前景[8,9]。

4.1.2 碳纳米管超级电容器储能系统的结构

用碳纳米管超级电容器储能,它的能量是通过逆变器释放出来的。碳纳米管超级电容器储能系统的结构及连接方式如图4所示[10]。

4.2 基于氢储能的中小型风力发电系统

燃料电池是将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转换成电能的一种电化学装置。燃料电池的容量可以是无限的,根据电解质的不同可分为碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cell,AFC)、磷酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC)、质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)、固体氧化物燃料电池(Solid Oxidant Fuel Cell,SOFC)、直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)、再生燃料电池(Regenerative Fuel Cell,RFC)等。不同类型的燃料电池都是有阳极、阴极和电解质等单元构成,其工作原理是一致的。目前应用于中小型发电系统最多的燃料电池为质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池的工作原理如图5所示[11,12,13]。

质子交换膜燃料电池的工作原理为:燃料气体和氧气通过双击板上的气体通道分别到达燃料电池的阳极和阴极,通过膜电极组件(MEA)上的扩散层到达催化层。在膜的阳极,氢气在阳极催化剂表面上解离为水和质子和电子,水和质子通过质子交换膜上的磺酸基传递到阴极,而电子则通过外电路流过负载到达阴极。在阴极的催化剂表面,氧分子结合从阳极传递过来的水和质子和电子,生成水分子[11]。

由于飞轮储能、超级电容器储能、蓄电池等储能方式为短期储能,氢储能技术为长期储能提供了可能。燃料电池、氢储罐和电解槽结合起来构成了储能装置。目前氢气储能的方法主要有:氢气压缩存储、氢气液化存储和金属氢化物存储[13]。基于氢气压缩存储的中小型风力发电系统结构如图6所示。

当有多余的风能时,电解槽开始电解水生成氢,储存在氢储罐中;如果氢储罐已足够,则多余的电力被转到转储负载;当系统发电赤字时,氢和氧在燃料电池中进行反应产生电能为负载供电。近年来,随着燃料电池和电解槽等关键部件成本的降低,氢储能技术将显示出更大的优越性[12,13]。

4.3 基于混合储能的中小型风力发电系统

目前中小型风力发电系统中的储能装置主要以蓄电池为主,但是蓄电池存在寿命短、污染环境、功率密度低、维护量大、需要回收等缺点。而超级电容器具有功率密度高、寿命长、效率高、无需维护等优点。研究表明把蓄电池和超级电容器混合使用,可以优化蓄电池的充放电过程、延长蓄电池的使用寿命、提高系统的能量转化效率、经济性能和技术性能等。超级电容器与蓄电池的并联方式一般为无源式结构和有源式结构两种。图7所示为超级电容器与蓄电池混合储能结构图[14]。

5 结语