新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)分析與研究

王智勇

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的增長和對(duì)能源需求的增加，國家開始重視對(duì)不可再生能源的保護(hù)問題，因此各國相繼開始了對(duì)風(fēng)能、太陽能等可再生能源的開發(fā)利用。在我國的電力事業(yè)中，已經(jīng)運(yùn)用了諸如風(fēng)電、光電等新能源，其比重也逐年增加。但是這些新能源受到季節(jié)性等因素的影響，在使用上存在一定條件的限制，因此對(duì)新能源的儲(chǔ)存技術(shù)成了一個(gè)新問題，解決了新能源的儲(chǔ)能技術(shù)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的調(diào)控，不僅保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，還能夠促使電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);儲(chǔ)能技術(shù)

引言

智能電網(wǎng)是目前國內(nèi)外電力行業(yè)研究的焦點(diǎn)問題，我國對(duì)智能電網(wǎng)的研究也越來越重視，并在我國電力事業(yè)發(fā)展中具有戰(zhàn)略性地位，我國目前的智能電網(wǎng)還落后于西方發(fā)達(dá)國家，但是也已經(jīng)構(gòu)建了“一強(qiáng)三優(yōu)”的電網(wǎng)發(fā)展模式，智能電網(wǎng)就是其中的“一強(qiáng)”，連接了我國的華北、西北、華中和華東幾大電網(wǎng)，通過信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)使電網(wǎng)更加智能。智能電網(wǎng)通過各種先進(jìn)技術(shù)提供安全可靠的高質(zhì)量電能，允許風(fēng)電、光電、水電等各種新型能源并網(wǎng)，保證電量充足的同時(shí)，減少環(huán)境污染。不過，風(fēng)電和光電等新能源受到季節(jié)、地勢等因素的影響，具有較強(qiáng)的波動(dòng)性和隨機(jī)性，電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性受到了影響。不僅增加了電網(wǎng)的調(diào)度難度，也對(duì)供電的持續(xù)性和可靠性產(chǎn)生了不良影響。在新能源的并網(wǎng)過程中，在出口側(cè)安裝儲(chǔ)能裝置可以平抑輸出功率的波動(dòng)，將部分新能源轉(zhuǎn)化為可以調(diào)度的電源，不僅減少了電力系統(tǒng)的沖擊，將電能儲(chǔ)存起來以供不時(shí)之需，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)還為電壓提供支撐，改善了電能質(zhì)量。由此看來，儲(chǔ)能技術(shù)是目前解決電網(wǎng)中新能源穿透率持續(xù)增加等問題的較好方案。同樣的，對(duì)新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行研究，具有積極的社會(huì)意義。

1儲(chǔ)能技術(shù)簡介

1.1自然界的儲(chǔ)能

就現(xiàn)在的世界能源來說，其大部分都是來自最基本的太陽能，通過太陽能的傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的可持續(xù)發(fā)展，人們?cè)谶M(jìn)行能源使用的時(shí)候，分別以不同的形式來對(duì)太陽能提供的資源進(jìn)行可靠的轉(zhuǎn)換。從而實(shí)現(xiàn)自然界的儲(chǔ)能效果，比如說，對(duì)于一些有機(jī)燃料能源的控制，主要是以太陽照射和自然生長產(chǎn)生的能源為主。所以就目前的形式來看，對(duì)于太陽能的開發(fā)在最近幾年將處于大火狀態(tài)。

1.2應(yīng)用于電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)

隨著我國科學(xué)水平的不斷提高，各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)都有著一定的加強(qiáng)。當(dāng)前就電力系統(tǒng)來說，整個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)得到了很大的更新，對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)手段來說，通過一種人工的方式來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換可以從一定程度上給與能量的可持續(xù)發(fā)展。通過這樣的方式方法可以保證最基礎(chǔ)的效率和能源的清潔。在儲(chǔ)存技術(shù)整個(gè)的發(fā)展過程中，對(duì)于電力系統(tǒng)效率的有效增強(qiáng)可以保證創(chuàng)新技術(shù)與之相應(yīng)的系統(tǒng)更加完善匹配。從而更大程度上滿足于消費(fèi)者的所需量。同時(shí)，對(duì)于太陽能和風(fēng)能的改革也應(yīng)該不斷的去嘗試，以此能夠應(yīng)用到電力系統(tǒng)基本的儲(chǔ)能技術(shù)中，不斷創(chuàng)新技術(shù)使相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)與其匹配，最后要通過進(jìn)一步的科技生產(chǎn)讓各種間歇性能源和特殊新能源得以利用，使儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

1.3電力需求側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)

就目前的用電需求來看，人們對(duì)于電力的依賴性越來越強(qiáng)，想要在用電的過程中更好的滿足于對(duì)電的需求，就應(yīng)該對(duì)電能技術(shù)的開發(fā)進(jìn)行大量的研究，不斷的為用戶的行為進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆治?，秉承可持續(xù)發(fā)展的理念，對(duì)于用戶時(shí)間的安排和空間的運(yùn)用進(jìn)行有效的技術(shù)改進(jìn)，以此更好的滿足于消費(fèi)者的需求時(shí)間。同時(shí)，對(duì)于電力的有效供應(yīng)來說，要想保證電力系統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該針對(duì)于用電高峰期和用電低峰期做出具體的電力規(guī)劃，以此增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)分布的靈活性和可控性。

2新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用：

（1）一次調(diào)頻：傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組有兩種手段可以實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能，第一是通過預(yù)留調(diào)頻備用容量，可以實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻，但長期運(yùn)行下降低了整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率，降低了發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。第二是采用轉(zhuǎn)子超速控制、變槳控制來實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)電機(jī)組輸出功率，缺點(diǎn)是減小了風(fēng)電場的正常輸出，降低了風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)性，降低了機(jī)組的正常使用壽命。而通過增加儲(chǔ)能設(shè)備，利用其響應(yīng)速度快、可頻繁充放電的特點(diǎn)，參與風(fēng)電場一次調(diào)頻，不僅可以消弭轉(zhuǎn)子超速提供能量時(shí)間短、會(huì)造成頻率二次跌落的缺點(diǎn)，還可以彌補(bǔ)變槳響應(yīng)時(shí)間慢、頻繁動(dòng)作增加機(jī)組磨損、降低設(shè)備壽命這一不足。

（2）電力調(diào)峰：在用電的高峰期會(huì)出現(xiàn)功率負(fù)載過大的情況，可以根據(jù)高峰期負(fù)載的情況，使用儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，可以依靠實(shí)際需求的改變，將系統(tǒng)產(chǎn)生的能量儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置中。當(dāng)負(fù)載達(dá)到高峰時(shí)，儲(chǔ)能裝置釋放儲(chǔ)存的能量，提供負(fù)荷供電的電力，對(duì)提高供電的整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有很大的幫助。

2.2儲(chǔ)能技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)在的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用來說，儲(chǔ)能技術(shù)主要有如下的應(yīng)用方向：

（1）虛擬慣量響應(yīng)：光伏作為可再生能源中的代表性產(chǎn)業(yè)，在全球許多國家和地區(qū)都得到大力發(fā)展。為促進(jìn)新能源消納，目前具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的常規(guī)電源開機(jī)容量不斷被擠占，電網(wǎng)可用的快速頻率調(diào)節(jié)資源逐步減少，電網(wǎng)頻率控制的結(jié)構(gòu)性困境日趨明顯，造成頻率安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。光伏發(fā)電機(jī)組本身不具備虛擬慣量響應(yīng)能力，通過增加儲(chǔ)能系統(tǒng)，基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略，能夠有效提供虛擬慣量和動(dòng)態(tài)頻率支持，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性：我國的西部地區(qū)有著嚴(yán)重的棄光限電問題，使得光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率不高，為了對(duì)未被利用的光照問題進(jìn)行解決，可以通過儲(chǔ)能器在光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力不夠限電閾值的時(shí)候，來將其所儲(chǔ)存的多余的功率運(yùn)送至電網(wǎng)中，進(jìn)而解決光照利用率低的問題。

3儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置和控制策略

對(duì)當(dāng)前多種儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分析，讓大體積、功率高、密度高、壽命長的系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模并網(wǎng)，在整個(gè)過程中需要進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)存單元的高密度進(jìn)行控制，讓其在微網(wǎng)中的應(yīng)用前景更加廣泛。此外，通過應(yīng)用儲(chǔ)能裝置，能夠改善當(dāng)前電動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量問題。對(duì)風(fēng)電場以及太陽能電場的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使裝置的原理和結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)，可通過儲(chǔ)能裝置和網(wǎng)際控制的有效結(jié)合來提升整體控制效果。在環(huán)路設(shè)計(jì)的支持下，令電網(wǎng)電能質(zhì)量得到有效控制。同時(shí)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)為支持，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)功率進(jìn)行定性分析，延長系統(tǒng)使用壽命，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。

4結(jié)論

綜上所述：為了在進(jìn)行工作的時(shí)候能夠更加熟悉我國對(duì)于新能源電力系統(tǒng)控制的成熟度，在電力系統(tǒng)的創(chuàng)新領(lǐng)域中，也要不斷的增強(qiáng)和擴(kuò)展，通過新型技術(shù)的應(yīng)用來提高整體的用電質(zhì)量和安全性能。以此來解決整個(gè)電力系統(tǒng)所存在的功率波動(dòng)等客觀因素。并通過各種各樣的技術(shù)結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)新一代電力系統(tǒng)能源的規(guī)?；⒖茖W(xué)化、從而使得整個(gè)的效益和用戶的需求達(dá)到最大化。

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