新能源储能系统中的储能电池应用研究

新能源储能系统中的储能电池应用研究

李庆民

内蒙古自治区通辽市霍林郭勒市内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司，029200

 摘要：近年来，随着我国现代城市经济的高速发展，人们日常对电能的消费需求变得越来越大，传统能源技术正日益逐渐减少，作为全面代替传统能源的现代新能源的发电技术已开始成为整个社会建设发展进程的一种重要技术组成部分。基于此，本文主要对新能源储能系统中的储能电池应用进行分析与研究，以供同仁参考。

关键词：新能源；储能系统；储能电池；主要类型；应用优势

一、储能电池的应用优势

       储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术，电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。储能电池可显著提高高峰时段电网内的有效电力传输，从而有效达到了减少电能成本消耗的最佳效果；其次，显著的改善提升了区域电力效率问题；最后，储能电池将扩大能源和分配设施系统的能量循环的周期。通过储能电池技术的研究进步和高效储能电池装置的应用开发可以大幅度降低系统运营成本，对全面高效电池储能装置的研发推广发挥其积极推动作用[1]。

二、储能电池的主要类型

        储能电池在整个储能系统中必须拥有一个足够的兼容的应用环境条件，确保用户安全和企业设备的稳定正常工作用电需求。目前市场应用的最为丰富成熟的典型代表的锂离子电池、铅酸蓄电池、全钒液流电池。

        （一）锂离子电池。近年来，由于各类新型碱性电池设备的不断研究发展，同时碱性电解质技术和锂离子电极材料以及太阳能电池等的生产发展应用水平持续不断提高。锂离子电池每次的循环总充电容量已达到其总额定的存储剩余总能量需求的比例80%以上容量时，可保证循环充电使用存储电量数约3000次。其次，拥有着一个具有极低高密度量的储能密度，且利用其进行储能的密度量转换的过程效率相对更高，几乎随时随地都可以一次充电实现储能量的完全转化。但是，锂离子电池的自身产生的其他各种潜在安全隐患问题其本身也已就比较显而易见，其本身整体安全系数较差，过长电池的续航时间或频繁充电时间就容易会因此而引起过电流短路，导致产生瞬间过热高温，甚至有时还会引起锂电池瞬间爆炸[2]。

（二）铅酸蓄电池。近年来，铅酸蓄电池新产品的使用数量和运行频率已普遍呈缓慢上升趋势，但铅酸蓄电池的本身也存在比较严重氧化或腐蚀老化等现象，尤其比较集中地表现在是腐蚀在蓄电池正极，这可能一方面原因是由于其电解液体在其电解液体结构中大部分的地方都有或多或少地含有了金属腐蚀性元素物质引起；另外，热量大部分集中分布在纯碱性铅酸蓄电池体系本身难以在同时得到一个较完全有效合理地循环控制，电池本体在其日常充电使用以及维护等过程中本身就有可能会因此导致电池散热的系统反应较慢，产生热的速度将会要比电池本体散热产生的热量速度快，其电池温度系数产生的电解液温度系数异常而迅速地升高，使其电解液循环中的热水和沸腾等现象都可能是较为严重，进而也可能直接影响到了其整个充电及放电及散热过程；此外，如果在正极板边缘上和在负极板间的边缘上的硫酸含量不同，极板上有可能会直接导致硫酸直接氧化与底物硫酸直接进行氧化分解反应，从而引起发生严重的化学反应缩短电池使用寿命[3]。

 三、储能技术在新能源发电中的重要作用

        （一）提高电能质量。新能源产品的大规模并网安装和稳定运行，须能同时达到微型小电网逆变器改造等对用户的电能质量有改善意义的一系列新指标要求，可大胆尝试通过利用计算机网络控制和微型并网改造及新型逆变器改造技术等来达到实时自动改变用户从微小型电网逆变器上输送有功电源信号至微小电网系统逆变器的输电系统电网有功的特性信号和小电网逆变器无功，提高系统的电能质量。在孤岛状态系统运行的情况条件下，新能源光伏系统发电装置总发电功率系统的系统电压功率输出曲线波形受系统短期的天气因素引起电压的起伏变化很明显，波动幅都较大，储能装置优化设计时可做到合理的平抑系统功率和输出的波动，维持储能系统母线电压值波动的长期持续的稳定，解决了系统后期诸如输出电压波形的暂定下降等系统电能质量问题。

        （二）短时供电。当前鉴于全球性能源危机问题将日益迅速地扩大加重，全球都将经历多次甚至可能出现一个极大规模的全国范围内连续的或短期间歇性电力供需极度的短缺现象，大区域范围内大面积突然停电事件可能直接对人民生产造成影响。在电网进行储能运行时，通过控制储能系统设备内部的双向同步功率变换器，可以充分灵活地利用上述各种储能装置，很好的有效地利用来填补了这些输出的功率缺损，实现由并网模式下运行到状态间输出的功率自动平滑切换。此外，由于目前新能源光伏风力发电装置所运行受当地自然天气环境方面的多种因素的影响均相对很大，储能系统电池仍可长期设置在无风电或无光电系统或其他有严重弱风及弱电光影效响产生的各种环境极端天气时可用来持续稳定的供电，维持储能负荷电池设备的连续稳定与正常和高效安全运转。

        （三）电力调峰。负荷量始终会是连

续波动与变化着的，现阶段国内电能大量生产积累和大量消费时的一般策略应是做到即发用电即投用，这样更易会导致发电厂为能满足用电峰值需求而盲目过多的安装燃煤发电机组，造成资源不受必要程度的大量浪费。储能系统设计可迅速有效地解决了此大问题，在电站负荷低落状态时可以吸收利用多余产生的部分电能，在负荷高峰时充分释放其电能，达到负荷削峰与填谷结合的效果[4]。

四、结语

        综上所述，当前储能技术研究的关键点在于锂离子电池和液流电池等新型储能电池，但传统储能电池依然有着一定的地位。不同储能电池的工作方式不同，储能电池的特点也不尽相同。比如锂离子电池使用寿命长，但存在一定的危险性，铅蓄电池循环使用寿命较短，但其稳定可靠的性能依然备受关注，不过其在工作过程产生的一定有毒物质也是不可忽视的。所以，用电单位和企业需根据实际情况和电池的特点，在新能源电力系统中选取最合适的储能电池，从而保证电力系统稳定且有安全的运行，为企业创收，为国家的新能源电力行业发展做贡献。

参考文献：

[1]魏照中，叶冬挺，许飞.大规模储能电站多电池簇储能单元的分析与优化[J].上海电气技术，2021，14(1):20-24.

[2]罗佑坤，乔志园，辛晟.南方电网电池储能技术应用及发展机会探讨[J].水电与新能源，2020，34(9):16-20.

[3]周喜超，孟凡强，李娜，等.电池储能系统参与电网削峰填谷控制策略[J].热力发电，2021，50(4):44-50.

[4]姚虎，吴祥飞.新形势下电化学储能技术的电力应用分析[J].2020.