浅谈储能技术在风力发电系统中的应用

浅谈储能技术在风力发电系统中的应用

彭川

内蒙古察哈尔新能源有限公司 内蒙古乌兰察布市011800

摘要：本文首先分析了储能技术的类型，接着分析了储能技术在风力发电系统中的应用，希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：储能技术；风力发电系统；应用

引言：

随着我国新能源技术研究的深入，风电产业成为新能源产业振兴规划的支持重点。目前，风力发电在我国已被广泛应用，风力发电作为一种新能源，具有许多与常规发电方式不同的特点，不仅拥有较强的可再生性，还不会产生较大的环境破坏。风力发电包含着多种技术手段，通过应用储能技术，可以获得更高的电能质量，未来发展前景巨大，因此，探究如何在风力发电系统中深入应用储能技术意义重大。

1储能技术的类型分析

1.1超级电容器储能技术

超级电容器储能技术是在电化学双电层原理下产生的超级电容器储能系统，该系统在具体运行环节可发出较强的脉冲功率，通过这种方式，使实际充电环节电力表面始终处于理想状态。电荷对电解质中存在的异性离子拥有较强的吸引力，可使电极表面遍布异性离子，构成双电荷层。通过此项技术的应用，能够使系统最大储能量大幅提升，适用于较多功率场合，可控制电压瞬间受干扰与跌落等情况，保证电能储备。

1.2超导储能技术

这种储能技术通过超导线圈达到储能的目的，特别是电网供电环节，可有效储存磁场能量，当有使用需求时，将其传输到电网中加以使用。该技术在风力发电系统中应用较为广泛，且具备较多优点，如灵敏性较高、可快速释放能量、不会发生较大的能量损失问题等，在频率、电压等调节环节作用更加明显。此外，该技术还能良好实施大容量及功率能量转换补偿。

1.3飞轮储能系统

该系统应用时，飞轮会在电动机作用下高速旋转，在这一环节电能会逐渐转化为动能，动能储存后，当有应用需求时，会通过飞轮作用，使发电机发电。现阶段，利用超导磁悬浮技术，可减少能源损耗，通过复合材料，可获得更高的储能密度，减少系统重量与体积。为保证飞轮储能系统作用的良好发挥，需要应用电力电子变流技术，还要应用性能优秀的材料技术，保证转化效率达到90%左右。飞轮储能系统具备较多特点，维修方便且不会污染环境，没有充放电次数限制，应用较为广泛。将积木式组合应用于该系统中，会获得更高的储能效率，可长时间进行电能输出。

1.4蓄电池储能技术

蓄电池储能技术较为常见，这种储能技术实际上是利用电池正负极氧化还原实现充放电。蓄电池组成部分较多，不仅有交直流逆变器、电池，还包括控制以及辅助装置等。蓄电池具体应用环节中，当应用不同的化学物质时，会存在不同的蓄电池储能效率。当前，风力发电系统中应用到的蓄电池种类较多，如液流电池、钠硫电池、镍镉电池等等。此外，风力发电系统中，还存在抽水储能、氢燃料罐电池储能等技术手段，不同储能技术的优点与缺点也存在较大差异，具体应结合实际需求加以选择，提升风力发电系统储能水平。

2储能技术在风力发电系统中的应用分析

2.1双电池储能

当前在风力发电系统当中，为对风电功率波动情况加以缓解，主要有两种方式，一种是通过储能装置，一种是利用功率平滑方式。若选择功率平滑方式，无须配合应用储能装置，而同时风能采集及应用效果也难以保证。通过储能装置实现储能系统的搭建，可有效提升风力发电量采集性能，经电能存储，更稳定的向电网输送电能。因为电池储能具有良好的应用效果，所以目前已广泛应用于风力发电领域。随着电池储能技术的不断发展和成熟，有研究人员提出通过双时间尺度协调控制形式使电池储能装置具有更长的使用寿命，同时还有助于对风电功率波动情况加以控制，促使电池储能装置更充分的发挥其优势。除此以外，风电系统当中还可以用大型电池储能装置，此装置的应用有助于控制系统运行成本，装置包含多个电池，主要以双层控制形式对风电功率波动情况进行合理调节，并对各电池储能单元进行功率配置。以此为基础，还研发出双电池储能技术，该技术应用中主要包含两个电池装置，一个用于充电，一个用于放电，在实际风电功率比电网调度功率高情况下，充电电池会处于充电状态，若相反，充电电池会自动停止，此时放电电池会保持工作状态，这两种电池有着不同的功能，应用中会结合实际风电功率变化而动态切换充放电状态，而且状态切换过程中这两个电池均是单独运行，所以可有效规避单个电池状态切换所存在的弊端，这种设计还可使电池储能装置具有更长的使用寿命，使调度功率得到优化，促使原本具有不稳定性特征的风电更持续、稳定的输送到电网当中。

2.2氢燃料储能

实践应用中，主要通过电化学装置完成氢燃料储能，并会把燃料还有氧化剂当中的化学能转化成电能，近年来氢燃料储能技术在风力发电领域的应用日渐广泛。氢燃料储能体现出容量无上限特征，基于电解质的不同，主要划分成碱性燃料储能装置、质子交换膜燃料储能装置还有甲醇燃料储能装置，这些储能装置有着相似的工作原理，而且装置构成基本一致，都包括电解质、阴极和阳极，只是电解质有所不同。其中，质子交换膜燃料储能方式目前在风力发电领域应用更加广泛，此类储能装置在实践运行过程中，氧气和燃料气体会先进入到双极板气体通道当中，进而流向两极，在到达膜电极扩散部位之后，流向催化层，受到膜阳极催化剂的影响，氢气会分解成电子、质子还有水，其中质子、水会先穿过质子交换膜磺酸基，而后再进入到阴极，这期间电子会先穿过外电路，之后流向阴极，随后受到阴极催化剂影响，使水、质子还有电子和氧分子发生化学反应，在反应期间实现电能存储，完成充放电。此外，还同步联合金属化、液化以及压缩化等储能方式达到长期储能目的，具有良好的应用效果。氢储能装置应用于风力发电系统当中，主要组成部分有燃料储能装置、电解槽还有氢储罐，在风能相对充足情况下，电解槽在受到电解水的作用影响生成氢气，同步存储于氢储罐当中，在氢气储满之后，所多出的电力会逐步转出并形成负载，而在风力发电过程中出现赤字情况下，氢储能装置会使氢和氧发生反应，通过所生成的电能对系统负载加以弥补，使整体电力系统保持良好的稳定性。

2.3碳纳米管超级电容器

其组成部分主要有电流采集装置、隔离物、极板还有电解质等，在电解质极化过程中实现储能。超级电容器其和储电池有着相似的储能方式，充电过程中，电荷的存储主要采用的是离子形式，可获得较好的储能效果。以往超级电容器当中电极材料主要以活性炭纤维、金属氧化物等为主，在近年来材料领域的不断发展，发现碳纳米管具有更高的机械强度和化学稳定性，而且导电性能优良，所以目前风力发电系统主要会在储能过程中选择碳纳米管超级电容器。此类电容器在风力发电系统当中应用，深度充放电循环频次多达10万余次，具有突出的储能效果，使用寿命也非常长，所以此装置尤为适合应用于风力发电系统。

结束语：

发电系统和储能技术之间的关系是相互支撑，相互依存的。先进的储能技术不仅可以优化风力发电系统的发电性质，更能够有效保障风力发电系统的稳定性和可持续性。因此对现有储能技术在风力发电系统中的作用进行分析，并针对其中还不完善的相关技术节点进行深入研究，可以有效地提高风力发电储能的可控性、传输功率、电力调峰和电能质量等因素。为了实现这一目标，让储能技术在风力发电系统中发挥更加重要的作用，就需要对风力发电系统的特性和储能技术的类别进行分析、结合、优化、研究。

参考文献：

[1]探析储能技术在风力发电系统中的运用[J].吴邦鸣.科技创新与应用,2018(31)

[2]风力发电系统中储能技术的应用分析[J].辛博然.现代制造技术与装备,2019(01)

[3]储能技术在风力发电系统中的应用研究[J].高福伟.电子制作,2022(04)