探析储能技术在风力发电系统中的运用论文_纪文利

探析储能技术在风力发电系统中的运用论文_纪文利

(中国能源建设集团山西电力建设有限公司 山西省太原市 030032)

摘要:随着社会经济的不断发展,越来越多的人们开始重视环境保护,全球气温变暖、温室效应等等都影响着人们的日常生活。为了改善当前环境,相关职能部门对于新能源的研究也在不断加大力度。近几年来,我国提出了新能源振兴计划,就风力发电而言,其对环境造成的污染较小,可再生性强,得到了人们的广泛认可。从一定意义上来讲,风力发电涉及到了方方面面的相关技术,充分运用储能技术,将风能进行管理,从而不断提高风力发电的效率和质量。根据相关的实际调查我们可以看出,当前我国的风力发电技术已经运用于一些领域中,并且正朝着风电场输出功率的方向进一步发展,预计两年之后风力发电将作为我国最为重要的发电技术。

关键词:储能技术;风力发电;系统;运用

随着我国社会经济的快速发展以及老人们生活水平的不断提升,社会用电需求持续增长,我国的资源节约与环境保护面临着严峻挑战,在此背景下,风力发电等新能源发电技术得到广泛应用,不仅能够在一定程度上满足地区用电需求,缓解资源紧张形势,还能实现环境保护目的。在风力发电系统运行中,电能储存是十分关键的环节,对储能技术在风力发电系统中的应用进行研究,对提高风力发电系统运行效率具有重要作用。

1常见储能技术类别

1.1超导磁体储能技术

在实际工作过程中,超导储能系统相比飞轮储能系统具有一定的差异性。它是将电能转变为磁场能量进行有效的存储,当相关人员要进行使用时则再次转变为电能。超导储能技术作为一种新型技术,能够对电能进行长时间的有效存储,并且在转化过程中将能量损耗降低到最低,从而提高了能量使用效率。在将磁场能量进行电能的输出时,其转化效率及速度极快。从一定意义上来讲,超导储能系统的能量转化效率大约在95%左右。超导储能系统的主要应用优势在于具有良好的动态性,能够对系统指令做出极快的反应,因此其在社会领域中的运用十分广泛,能够在很大程度上提高系统的稳定性,运用于输配电工程等等。

1.2飞轮储能技术

飞轮储能技术基本原理是装置中圆盘在电能驱动带动下发生旋转,在此过程中电动机电能转化成圆盘旋转的动能,这些动能被储存在加速质量块内,在需要时,发电机就会在飞轮驱动下进行发电。飞轮储能技术储存时间通常以“小时”为单位,存储容量相对一般,但此类储能装置具有较强动态性,能够在短时间内释放出极大能量,因此常常用于快速调节电力系统频率。飞轮储能技术的出现,有效弥补了短时与长时储能系统的不足,因此该储能技术可用于补偿风力发电系统中发电功率短期变化现象。

1.3超级电容器储能技术

超级电容器储能技术是基于电化学双电层理论而产生的,该储能技术的超级电容器储能装置能释放巨大脉冲功率,在充电时确保电力表面始终处于最佳状态,同时周边电解质溶液内的异性离子也会被电荷所吸引,从而附着在电极表面,最终促使双电荷层产生。超级电容器储能装置结构相对简单,不存在也不会产生有毒物质,充电时间较短且能够产生较大电流,其特性不会因充放电循环次数的增加而减弱。但在充电过程中,超级电容器储能技术对电压有着非常高的要求,而单个超级电容电压相对较低,所以超级电容器储能技术常被应用于电网中短时大功率负载平滑方面,可在电压不稳定时确保供电系统保持稳定。

1.4蓄电池储能技术

从一定意义上来讲,蓄电池储能技术应当是最早的储能技术手段之一,经过长期的探究和摸索,在生活中得到了一定的实际应用。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆长期以来,相关学者对于蓄电池的储能技术研究较多,随着其容量的不断扩大,存储容量也进一步得到了提升和发展。蓄电池储能技术已经逐渐成为了人们日常生活中不可或缺的部分。第一,铅酸蓄电池作为当前蓄电池的主要类型,其主要容量为20MW,是蓄电池初期发展的上百倍。铅酸电池是当前风力发电技术中较为常见的一种,其制作成本较低,可靠性高,对于存储环境的要求并不是很高。但是蓄电池储能技术仍存在一定的缺陷,例如蓄电池的寿命达到一定期限时就会失去用途,但是在进行降解的过程中无法实现无公害化处理,从而污染环境;第二,镍氢电池最早运用于2008年,国家首都北京是首先利用镍氢蓄电池作为混合电动车的核心部分的地区。但是在实际运用中,其能量的转化及相关密度与周边环境息息相关。在放电时,如果电流较小其能量密度会高于80kWh/kg,但当电流较大时,其密度则会降为40kWh/kg;第三,对于铿离子电池而言,其制作周期较长,工艺复杂,极易受到环境的影响,无法适应风力发电的实际环境以及相关需求,在风力发电中并没有得到广泛的运用;第四,对于全巩液流电池而言,主要运用化学反应将电解液与汞进行相互作用,导致电极的表面发生氧化还原反应,从而实现充放电。由于全巩液流电池成本低、效率高,已经逐渐成为了当前相关学者研究的主要内容,并且在实际生活中获得了一定的成效。

1.5其他储能技术

除上述几类储能技术之外,目前较为常用的储能技术还包括抽水储能技术、压缩空气储能技术以及氢燃料电池储能技术等。抽水储能技术通常应用在电力系统调峰以及集中式发电方面,该技术受地理条件影响较大,不少风电场无法满足抽水蓄能电站建设条件,所以在风力发电系统中难以应用;压缩空气储能技术通过燃气轮机来进行调峰,其能量转换效率非常高;氢燃料电池储能技术的工作原理是将化学能转化为电能,在航空航天领域应用较为广泛,但受成本及安全等因素的影响,目前还无法全面应用到所有行业。

2储能技术在风力发电系统中的应用前景

经过我国长期以来对储能技术的不断发展和创新研究,越来越多的技术在风力发电系统中得到了广泛的运用,并且取得了显著的效果。一般而言,在调峰时,技术人员会采用抽水储能和压缩空气储能两种方式;但是要对电能进行质量方面的保障时,通常会采用飞轮储能和电磁储能技术。在实际生活中还有很多储能技术受到成本、环境等等方面的影响无法被广泛运用。因此,随着风力发电在发电系统中整体地位的不断提升,如何优化储能技术,寻求更科学合理的技术已经成为了未来工作中面临的主要问题。基于此,在实际工作过程中,相关研究人员应当加大对储能技术的开发,尽可能降低运行成本,提高转化效率,优化运输过程,只有这样才能使得各个储能技术在风力发电系统中能够得到广泛的运用。

3结语

储能技术在风力发电系统中的应用,能够为系统正常运行储备充足足够电能,对增强风力发电系统稳定性、提高风力发电系统运行水平具有重要作用。因此,有关人员应充分了解并掌握各种常见储能技术类型,根据风力发电系统特点及实际运行状况,采取相应高效储能装置,促进风力发电技术不断发展。

参考文献:

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[5]郑岩.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景[J].民营科技,2017(9):42-42.

论文作者:纪文利

论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期

论文发表时间:2019/7/9

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