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储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景探讨

来源:知实学术 分类:电子论文 发布时间:2020-09-27 浏览:

  摘要:近年来我国大规模风电并网的规模开始增加,但是,在大规模风电并网的过程中,经常会出现风电机组应用效率问题、短时电力调节问题等,不能确保大规模风电并网的效果,对其长远发展造成不利影响。而储能技术属于先进的技术,可以通过电池、抽水蓄压、超级电容、机械设备、导电等储能方式,有效解决大规模风电并网中存在的问题,为其后续的建设和发展夯实基础。

  《电力系统自动化》(半月刊)为国际著名科学文献检索数据库——美国《工程索引》(EI)的核心期刊,被国内外14种著名文献数据库和文摘期刊收录。

  Abstract: In recent years, the scale of large-scale wind power grid connection in China has begun to increase. However, in the process of large-scale wind power grid connection, there are often wind turbine application efficiency problems and short-term power regulation problems, which cannot ensure the effect of large-scale wind power grid connection and has adversely affected its long-term development. Energy storage technology is an advanced technology that can effectively solve the problems existing in large-scale wind power grid integration through batteries, pumped storage, super capacitors, mechanical equipment, electrical conductivity and other energy storage methods, and lay a solid foundation for subsequent construction and development.

  关键词:储能技术;大规模风电并网问题;应用前景

  Key words: energy storage technology;large-scale wind power grid connection problem;application prospects

  中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2020)25-0220-02

  0 引言

  大规模风电并网的过程中,为了解决目前所存在的问题,应该积极采用先进的储能技术,强化各方面的储能技术应用效果,有效解决目前存在的大规模风电并网工作问题,达到预期的技术应用目的。

  1 储能技术分析

  对于储能技术而言,目前在电力系统中已经得到了较为广泛的应用,可以应用在发电领域、输电领域、配电领域、终端用户领域中。储能技术中主要有抽水蓄能系统、压缩空气系统、飞轮系统、化学电池系统、超级电容器系统等等,其中的抽水蓄能技术较为成熟,可以有效开展储能工作。为了合理应用储能技術,应该对技术分类形成全面、准确的了解,按照实际情况合理应用储能技术,具体的分类为:

  1.1 电池储能类型的技术

  通常情况下,在大功率的场所中主要使用铅酸蓄电池设备,形成应急电源、电厂富裕能量的存储作用。在功率较小的场所中,也能够利用反复性充电的干电池开展工作,例如:使用锂离子类型的电池进行处理,可以起到储能技术的应用效果。

  1.2 抽水蓄能类型的储能技术

  此类技术能够和核电站之间相互配套,主要因为核电站的发电功率处于固定状态,不能针对发电功率进行调节,在建设的过程中,可以通过在电网中设置配套的抽水蓄能电站系统,夜晚用电低谷的阶段,可以使用电能对抽水机进行开洞处理,使得位置较低水库之内的水能够抽离到位置较高的水库,形成电能消耗的形式。在白天用电高峰阶段,可以借助位置较高水库中的水,对水轮发电机进行推动处理,使其可以发电,起到输出电能的作用。

  1.3 超级电容类型的储能技术

  此类技术在实际应用的过程中,可以将电容器当做是储能的部件,其中所储存的电能和电容、端电压之间的平方呈现出正比,也就是E=C*U*U/2。此类技术在应用的过程中,所存储的电容很容易保持在一定状态之内,无需设置超导体,同时还能使得电容量从原本的微法级向着法拉级的方向发展,形成良好的储能工作模式。除此之外,在使用此类技术的过程中,可以将超级电容器设备当作是大功率物理二次电源,可以在一定环境中代替蓄电池,提升整体的储能工作效果。

  1.4 机械飞轮类型的储能技术

  此类技术在应用的过程中,可以提升能量、功率的调整效果,延长设备的应用寿命,具有一定的优势,属于当前较为良好的储能基础设施。机械飞轮类型储能技术在应用期间,其中有飞轮设备、电动机发电机设备、电力电子变换器设备,其中的电力电子转换器设备,可以从外部区域输入电能,使得电动机受到驱动而旋转,电动机设备还可以带动相关的飞轮部分旋转,存储机械能,不仅可以提升系统的运行效果,还能调整系统运行频率、电压等级,满足不同系统的运作需求。

  2 大规模风电并网问题分析

  2.1 短時电力问题分析

  当前我国在大规模风电并网期间,还存在短时电力的调节问题,不能确保风电的稳定性,存在间歇性问题与波动性问题,这样不仅会导致备用电容的数量增加,还会徒增企业的成本,对经济效益的发展造成不利影响。如果不能科学合理应对当前的短时电力调节问题,将会导致风电并网的工作效果降低,不能确保风电并网的稳定性,难以通过短时电力的有效调节提升风电并网的工作水平。

  2.2 风电机组的运行问题

  大规模风电并网的过程中,风电机组在实际应用期间还存在稳定性、运行效率等问题,主要因为在大规模风电并网期间很容易有电能通道拥挤的现象,风场中存在多余功率,电能浪费问题严重,风电机组也无法有效控制和协调管理。与此同时,在使用风电机组期间,经常会出现电容过度的现象,充电的危害性严重,机组之间也容易有低压穿越的问题,如果不能采用有效措施解决此类问题,将会诱发较为严重的后果,不能保证风电机组的高效化、有效性运行,难以满足当前的风电并网发展需求,对各方面的风电机组的运行效果、运行稳定性与运行可靠性会产生直接影响[1]。

  2.3 电能质量问题

  大规模风电并网中经常会出现电能质量问题,主要因为在大规模采用风电并网形式的过程中,输出的功率会大幅度提升,经常会在输出功率过高的情况下出现电压波动现象与其他的问题,不能确保电压的稳定性,电能质量很低。由于在实际工作中不能确保电能质量问题,很容易在大规模风电并网期间出现安全隐患、系统运行稳定性问题,难以确保各方面的服务工作质量,甚至会对风电并网的长远发展造成诸多不利影响。

  2.4 电源的电网扰动问题

  电源属于电网中较为重要的基础设施,对电网的稳定、安全运行会造成直接影响,只有确保电源运行的稳定性,才能保证电网的高效化使用。但是目前在大规模风电并网的过程中经常会出现电源的电网扰动问题,不能确保电源系统的友好性、高效化与安全性,难以在电网运行期间确保电源应用的效果,甚至还会出现扰动性的问题。

  3 储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景

  目前在大规模风电并网的过程中,经常会出现短时电力稳定性问题、风电机组的应用效率问题等等,不能保证大规模风电并网的良好发展。因此在未来的大规模风电并网的过程中,应该积极采用储能技术,有效解决相关问题。具体的应用前景为:

  3.1 解决短时电力的问题

  大规模风电并网期间,风电缺乏稳定性,存在间歇性现象与波动性现象,很容易使得系统的备用电容大幅度增加,成本有所提升,不能确保经济效益。而在使用储能技术的过程中,能够有效解决此类问题,调整短时电力,通过储能基础设施中的输出功率,有效调节发电系统的功率,例如:在风电并网期间,如若系统运行功率比输出功率高,就可以使用储能基础设施针对功率进行吸收处理,在系统运行功率比输出功率低的情况下,储能技术设施就可以输出功率,这样在一定程度上可以起到良好的调节作用,解决目前风电并网过程中所存在的问题,降低成本的同时提升经济效益,保证各方面的工作效果[2]。

  3.2 解决风电机组的应用问题

  储能技术中存在的最高功率点跟踪技术,能够有效增强风电机组的应用效果,最高程度上采集风能。例如:使用飞轮、电池和超导蓄能的相关系统,可以提升风电并网的穿透功率效果,提升机组的运行效率,在电能通道处于拥挤状态的状况下,就可以将风场中的多余功率存储下来,之后补给到风力较弱的系统,形成能量替换作用,预防出现电能浪费的问题,解决风电并网过程中的风电机组应用问题。除此之外,在使用储能技术期间,还可以确保机组运行的低压穿透性,在风电机组的直流母线中设置相关的超级电容储能基础设施,也就是双电荷层电容器设备,在直流链中电压很高的情况下,就可以在直流母线中吸收功率,在电压过低的时候,就可以释放功率,这样可以确保风电机组运行过程中的稳定性,预防出现故障问题与功率不平衡的问题,规避电容过度出现充电危害性的问题,消除机组的低压穿越的功率问题,有效进行调节处理,提升供电的稳定性,保证电容基础设施的应用寿命,保证企业的经济效益[3]。

  3.3 解决电能质量的问题

  风电并网发展的过程中,风电属于清洁性、可再生的能源,将其应用在电网发电的领域中,在大范围、大规模使用之后,会导致输出功率增加,很容易诱发电压波动问题与其他问题。在此情况下,就应该结合实际情况,积极采用先进的储能技术,有效解决电能质量问题。例如:可以使用超导蓄能基础设施与技术,提升风机设备输出稳定性,保证发电的效果,在超导蓄能装置的支持下,解决目前存在的问题,减少响应的时间,形成系统功率的快速补偿作用,平衡功率输出状态,减少工作成本,增强经济效益,有效解决目前风电并网的问题。

  3.4 解决电源的电网扰动问题

  风电并网的过程中,应该积极采用储能技术有效解决电源的电网扰动问题,改善动态响应的特征,提升抗干扰能力、稳定性能,确保风电并网工作的高效化实施。由于在风电并网期间很容易出现适应性、友好性问题,传统的电力生产与传输方式已经无法满足当前的系统运行需求,因此,要积极使用先进的储能技术,将大规模风电集中接入到相关电力系统之内,明确其中有无电源不适应的现象,在储能系统的支持下,设置具有时间尺度灵活响应特点的电源结构,提升电力系统的柔性,有效解决当前所面临的问题。例如:储能技术在应用的过程中,将充电和放电周期控制在30毫秒级到2分钟级,适当采用超级电容器设备、飞轮储能技术、超导储能技术等,可以增强大扰动的“穿越”性能,应对当前存在的问题。与此同时,在使用储能技术的过程中,还可以通过在风电场、风电场群中进行小范围的规划处理,借助储能基础设备与先进储能技术提升电力的稳定性,保证频率的稳定性,改善当前的风电抗扰性与稳定性,增强应用效果[4]。由此可见,在解决风电并网问题的过程中,储能技术的应用前景良好,相关部门应该注重先进储能技术和基础设施的应用,归纳总结丰富的经验,制定完善的规划方案,打破传统工作的局限性,确保可以利用储能技术有效解决风电并网的问题,形成良好的技术作用。

  参考文献:

  [1]段利军.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].百科论坛电子杂志,2018,24(11):311-344.

  [2]白俊文.储能技术辅助风电并网控制的应用综述[J].建筑工程技术与设计,2018,13(22):64-89.

  [3]王京,马洪波,郭太平.储能技术在山西电力系统调频领域的应用[J].无线互联科技,2017,45(18):129-130.

  [4]梅生伟,公茂琼,秦国良,等.基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能技术及应用前景[J].电网技术,2017,41(10):3392-3399.

本文由知实学术网首发,一个权威专业的学术论文发表知识网。

文章名称:储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景探讨

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