新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)的應(yīng)用分析

【摘 ?要】間隙性和隨機(jī)性是新能源發(fā)電的缺點(diǎn)，而這些缺點(diǎn)正成為阻礙其深度發(fā)展的障礙，難以保障平穩(wěn)的發(fā)電功率。儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能彌補(bǔ)新能源發(fā)電的缺點(diǎn)，使大規(guī)模新能源發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行更加安全可靠。儲能系統(tǒng)還能在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時儲存電能，負(fù)荷高峰時釋放電能，以緩解電力供應(yīng)巨大峰谷差的壓力。

【關(guān)鍵詞】新能源;發(fā)電系統(tǒng);儲能系統(tǒng)

1儲能技術(shù)的作用分析

1.1提高電能質(zhì)量

新能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行，需達(dá)到電網(wǎng)對電能質(zhì)量的要求，可以通過控制并網(wǎng)逆變器來改變微電網(wǎng)輸送至電網(wǎng)的有功和無功，提高電能質(zhì)量。在孤島運(yùn)行下，新能源發(fā)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(wěn)定，解決諸如電壓暫降等電能質(zhì)量問題。

1.2電力調(diào)峰

負(fù)荷量始終是波動變化的，目前電能生產(chǎn)和消費(fèi)的策略是即發(fā)即用，這樣容易導(dǎo)致為滿足峰值需求而過多安裝發(fā)電機(jī)組，造成不必要的浪費(fèi)。儲能系統(tǒng)可有效解決此問題，在負(fù)荷低落時吸收多余的電能，在負(fù)荷高峰時釋放電能，達(dá)到削峰填谷的效果。

1.3短時供電

目前形勢下，能源危機(jī)日益加重，全球多次出現(xiàn)大范圍的電力短缺的現(xiàn)象，大范圍停電對生產(chǎn)和生活會產(chǎn)生極為惡劣的影響。在并網(wǎng)運(yùn)行的時候，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生事故，新能源發(fā)電可斷開與電網(wǎng)的連接，進(jìn)入孤島運(yùn)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(tǒng)的雙向功率變換器，可以利用儲能裝置，很好地填補(bǔ)這些缺損，實現(xiàn)并網(wǎng)模式到孤島運(yùn)行的平滑切換。另外，由于新能源發(fā)電受天氣的影響很大，儲能系統(tǒng)可在無風(fēng)無光或弱風(fēng)弱光的極端天氣來供電，維持負(fù)荷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2常用儲能電池的應(yīng)用及工作原理分析

2.1鋰離子電池

隨著創(chuàng)新型鋰電池電極、電解質(zhì)的出現(xiàn)，以及鋰電池生產(chǎn)技術(shù)的不斷優(yōu)化發(fā)展，使鋰電池的生產(chǎn)成本不斷降低，從而擁有良好的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而促進(jìn)了鋰電池在電力系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用。鋰離子電池?fù)碛泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，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(fā)生爆炸，安全性是其最大的缺點(diǎn)。

2.2鉛酸電池

鉛酸蓄電池以二氧化鉛作為正電極，鉛為負(fù)電極，中間介質(zhì)是水和硫酸，在充放電時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，于電池內(nèi)部形成電流，過程是可逆的。鉛酸蓄電池是目前運(yùn)用最多的電池儲能裝置之一，廣泛運(yùn)用于電動車及新能源發(fā)電的儲能系統(tǒng)，其制造技術(shù)成熟，可大規(guī)模生產(chǎn)，但是體積較大，充放電的電流不宜劇烈波動，溫度適應(yīng)性不高，環(huán)境污染大，由于目前全球?qū)τ诳沙掷m(xù)發(fā)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(tài)電極和固體電解質(zhì)組成的，負(fù)、正極均為活性物質(zhì)，分別是熔融金屬鈉、硫和多硫化鈉熔鹽。鈉硫電池優(yōu)點(diǎn)：比能量高;可大電流、高功率放電;充放電效率高。缺點(diǎn)：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(jìn)行嚴(yán)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(zāi)、爆炸等事故。

3儲能技術(shù)在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

3.1混合儲能應(yīng)用于光伏電站

所謂的混合儲存，就是在傳統(tǒng)光伏的基礎(chǔ)上，增加儲能元件，進(jìn)而形成一個并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，能夠調(diào)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(fā)電過程中出現(xiàn)的隨機(jī)性不可控制性都得到了有效的解決，也保證電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.2儲能技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)電場

如果一個地區(qū)的風(fēng)電場數(shù)量較多，那么如何提高風(fēng)電場的穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量，解決低電壓穿越就成了風(fēng)電場最主要的問題之一。首先要安裝儲能系統(tǒng)，放置在變流器附近，這樣能夠有效提高輸出功率的穩(wěn)定性。此外，安裝雙向的變流裝置也是非常有必要的，每個風(fēng)電機(jī)組都必不可少。還要借助一定的方法，控制發(fā)電機(jī)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(wǎng)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(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生傷害，也提高了電壓的穿越能力，這種儲能技術(shù)能夠進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)在第一時間做出響應(yīng)，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.3風(fēng)、光、儲聯(lián)合發(fā)電

自然資源包括風(fēng)能和太陽能，這也是應(yīng)用較廣泛的發(fā)電能源?，F(xiàn)在出現(xiàn)了儲能發(fā)電，這三者是互補(bǔ)的關(guān)系，能共同構(gòu)建一個完整的發(fā)電系統(tǒng)。因為風(fēng)能有很強(qiáng)的隨機(jī)性間歇性，太陽能也不夠穩(wěn)定，不能平穩(wěn)的輸出功率，所以需要儲能發(fā)電，這樣才能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行的過程中，如果風(fēng)能太陽能系統(tǒng)負(fù)荷需求小，出力大，就可以借助儲能裝置充電。如果風(fēng)能太陽能系統(tǒng)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(jìn)行放電，這樣也能確保功率能夠平滑輸出。

4分析大規(guī)模儲能技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)途徑

4.1轉(zhuǎn)變觀念

促進(jìn)新能源與儲能技術(shù)的共同發(fā)展在新能源發(fā)電發(fā)展緩慢的階段，儲能和發(fā)電屬于兩個不同的發(fā)展空間。但在政策的引導(dǎo)下，新能源發(fā)電發(fā)展迅速，開始應(yīng)用在傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)控中，風(fēng)、光發(fā)電已經(jīng)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(fā)電，這也是新能源發(fā)展過程中衍生出來的新思想新產(chǎn)物。目前新能源包括多個方面，儲能、風(fēng)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(shù)的發(fā)展，例如優(yōu)惠政策，減免新能源儲存發(fā)展過程中的經(jīng)濟(jì)壓力，這樣才能促進(jìn)儲能技術(shù)的發(fā)展。

4.2電網(wǎng)需要適應(yīng)大規(guī)模儲能裝置的應(yīng)用

沒有互聯(lián)網(wǎng)，存儲技術(shù)無法發(fā)展，阻礙了傳統(tǒng)電網(wǎng)離開儲能技術(shù)適應(yīng)新能源的發(fā)展。在電網(wǎng)大量應(yīng)用大功率儲能技術(shù)，提升了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，替代了電網(wǎng)備用容量調(diào)峰調(diào)頻。大規(guī)模儲能裝置的接入，對電力系統(tǒng)的設(shè)計、控制、調(diào)度、規(guī)劃等都有很大影響，所以要把握動態(tài)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(jìn)儲能技術(shù)的發(fā)展

（1）政策支持。國家應(yīng)該合理的制定電價，提出相關(guān)的政策。嚴(yán)格區(qū)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(chǎn)品就能獲得更多的資金，這個行業(yè)也能迅速發(fā)展。

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

（3）產(chǎn)業(yè)技術(shù)自主提升，對儲能技術(shù)的應(yīng)用起到促進(jìn)作用。

（4）新能源場站采用先進(jìn)的儲能技術(shù)要積極主動，對棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象的發(fā)生都會減少。

5結(jié)語

未來新能源會成為主要的發(fā)電源，而風(fēng)光儲穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)也能實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)有效的控制電力系統(tǒng)，確保功率傳輸平滑穩(wěn)定，最大程度的提高電能的質(zhì)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(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)士。

（作者單位：國家電投新疆能源化工集團(tuán)吐魯番有限公司）