浅议储能技术在风力发电系统中的运用

谢洪放

摘 要：随着社会的进步，市场经济水平不断的发展，人们的生活质量有了显著提高，我国对能源的需求也随之不断的增加。国际相关部门预测，我国在未来的二十年将成为世界上能源消耗的大国，因此我国现阶段需要大力发展能源事业，其中风力发电将成为我国发电的主导技术，当前风力发电系统中储能技术是比较重要的研究课题，储能技术的应用能够有效的防止风力发电的功率反复变化，输出电压较为平稳，保障电能质量和风力发电网络的正常运转。本文对风力发电系统中储能技术的应用进行了详细的探讨和分析。

关键词：储能技术；风力发电；系统运用

中图分类号：TM614 文献标识码：A

1、风电并网产生的影响

在大规模风电并网发展的今天，风电功率的大幅度波动易破坏电网的功率平衡，进而带来电能质量的明显下降，危及电网的稳定运行。风电并网后将对以下几方面造成影响：

1.1、对电网稳定性的影响风能的不确定性将会导致风电功率的随机变化，对电力系统造成冲击，尤其是电网的安全稳定性，严重时可能使整个系统失去稳定性，甚至造成系统瘫痪。

1.2、对电网电压的影响大型风电场接入电网将会对电网电压的稳定性造成不良影响，例如导致电网电压波动、闪变以及电压不平衡等现象，甚至会造成电压的崩溃。

1.3、对电能质量的影响由于现代风力发电技术所使用的两种风机机型的功率控制都依赖于电力电子装置，如果设计不当，将会产生很严重的谐波问题。

1.4、对电网发电计划和调度的影响风能的间歇性、波动性和难以预测性给电网制定发电计划、运行方式和调度造成了很大困难，加之目前国内外并未有较为准确的风功率预测系统，一旦风电机组的装机容量足够大，将会影响电力部门的调度运行。由于我国风电场建设的位置通常比较偏僻，风电场一般处于电网末端，电网结构相对薄弱，电力系统经受不起风电功率大幅度的扰动，电力调度部门往往会被迫限制风电，阻碍风力发电的发展。

2、储能技术在风力发电系统中的应用

本文主要以中小型风电系统的结构为例，对储能技术在风力发电系统中的应用进行一定的分析。储能技术解决风力发电不稳定的问题，采用互补的方法改善中小型风力发电系统的运行环境。风力发电系统主要由塔架、电能储存装置、风力发电机、充电控制器以及负载等多个部件组成，按照风力发电系统的总线连接的方式可以将其分为交流总线型和直流总线型两种，具体的结构图如下：

图中，电能储存装置其实也就是指对储能技术的应用，安装在风力发电系统的直流总线中，在直流端汇合了电控设备和发电设备，风力发电系统所输出的交流电，在AC/DC逆变器的作用之下可以将其转换为直流电，然后再经过充电控制器供给直流负载。而储能技术的应用其实就是将充电控制器的直流负载进行存储并输送到DC/AC逆变器，然后再将其转化为AC负载，多余的电能则会存储在电能储存装置中，从而对电能实现了有效的节约使用。

储能技术在小型风力发电系统内，考虑到输出功率的变化，尤其是功率与风矿的关系，以此来确保负荷处于连续供电的状态。该中小型风力发电系统内，引入了储能技术，得到了高效的应用。结合储能技术，分析其在风力发电系统中的应用，如下：

蓄能技术在小型风力发电系统当中，考虑到对输出功率所产生的影响的，尤其是风矿和功率两者之间的关系，从而更好地确保负载处于连续供电状态。中小型风力发电系统引入蓄能技术，已得到了高效率的应用。下面将结合储能技术对风力发电系统进行简要的分析：

2.1、负荷调节

在风力发电系统的运行中，采用储能技术进行负荷调节。当发电系统在负荷低谷，储能技术是适当的收费，在高峰负荷期的系统，主动放电，有效地调整负荷，避免风力发电系统操作不当，说明在实际应用中的负载调节的储能技术。

2.2、负荷跟踪

负载跟踪方法储能技术在风力发电系统的应用，风力发电系统的电力电子接口位置接入了飞轮储能系统、畜电池储能系统以及超导电磁储能系统，能源存储技术的使用便可以对界面负载变化进行实时跟踪，而且在快速状态，跟踪负荷，风力发电系统的应用控制。

2.3、稳定系统

储能技术在风力发电系统当中应用的时候，由于有功功率和无功功率的变化都相对快，而且表现得也非常明显，而储能技术可以在功率和频率振荡中发挥阻尼的作用，从而更好地维护风力发电系统的稳定性和安全性，所以风力发电系统逐步加大对储能技术的应用。

2.4、功率控制

功率控制是指能量存储技术对风力发电系统的功率进行积极校正，同时又控制功率因数。例如，在中小型风力发电系统中，储能技术和电力电子接口的定位，能够快速提供有功功率、无功功率，目的是保证风电系统的稳定和发电效率。

2.5、延缓容量

风力发电系统具有一定的容量要求，储能技术可以在一定程度上延缓系统容量的要求，包括输电容量和发电容量。比如：储能技术在延迟风力发电系统的容量，可以对负荷峰值具有一定的削减作用，减少风力发电系统容量降低峰值操作单元的操作压力，在延迟容量的風力发电系统，在正确的地方，把能量存储系统，使能量存储技术在风力发电系统中的低谷充电，为了简单的负载能力，提高系统的传输容量。

2.6、提高利用率

储能技术在电力高峰期可以有效提升风力发电系统的利用率，进一步还可以提高发电系统的整体能量。比如：小型风力发电系统的储能技术用于调节系统不稳定，控制峰值负荷率，储存更多的力量，重新申请的高峰期，为了避免存储和电源转换损失时，在发电系统的现代风，在利用率的提高，你可以选择碳纳米管超级电容器储能系统结构，从而实现了对风力发电系统的优化。

总而言之，储能技术在风力发电系统中的运用可提高风电机组的实时调节控制能力，摆脱对于变桨和变速系统的依赖，提高机组结构可靠性，主要发电及控制系统位于地面，工作环境较好，故障率低，可维修性好。提高风电场并网的稳定性及可控性，对于保持电网的安全稳定运行，增加风电场的经济效益和已建成风电场的改造研究意义重大。

参考文献

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[2]何雄.含储能的直驱风力发电MPPT及功率平滑控制[D].燕山大学，2016.

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[4]王坤.储能型风电场功率波动平抑技术研究[D].华北电力大学（北京），2016.

（作者单位：沈阳华人风电科技有限公司）