儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用-wenkub.com
2025-07-11 15:04 本頁面
【正文】 如果能實(shí)現(xiàn)電力儲能系統(tǒng)國產(chǎn)化，使其成本達(dá)到或接近應(yīng)用水平，那么風(fēng)電場對電力儲能系 統(tǒng)的需求將迅速加大。 4 結(jié)束語 研發(fā)高效儲能裝置及其配套設(shè)備， 使之與風(fēng)電/光伏發(fā)電機(jī)組容量相匹配，支持充放電狀態(tài)的迅速切換， 確保并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，已成為可再生能源充分利用的關(guān)鍵。 PCS 并聯(lián)在 VSCHVDC 系 統(tǒng)的直流母線上（圖 3c），通過控制儲能單元的充放電功率，使其補(bǔ)償風(fēng)能的波動，從而使風(fēng)電通過直流 輸電注入到電網(wǎng)的功率穩(wěn)定。 每臺風(fēng)機(jī)所處位置的風(fēng)速不同， 而風(fēng)電場自身具有一定的功率平滑功能， 采用風(fēng)電場交流側(cè)并聯(lián) PCS 結(jié) 構(gòu)，PCS 的總功率有所降低， 需要雙向 AC/DC 變流器；儲能單元集中放置，便于維護(hù)和擴(kuò)容。 單臺風(fēng)機(jī)直流側(cè)并聯(lián) PCS 單臺風(fēng)機(jī)直流側(cè)并聯(lián) PCS 的優(yōu)點(diǎn)是可以利用風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)有的功率單元（圖 3a）。 采用超級電容器和蓄電池、超導(dǎo)和蓄電池、超級電容器和飛輪組合等混合式儲能系統(tǒng)， 能夠兼顧電能質(zhì)量 管理和能量管理， 提高儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，是比較可行的儲能方案。 成本過高是限制儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中大量推廣應(yīng)用的共同問題， 提高能量轉(zhuǎn)換效率和降低成本是今后儲 能技術(shù)研究的重要方向。未來氫能的廣泛應(yīng)用很可能改變風(fēng)電場的職能， 風(fēng) 電場可能成為大型的氫制造廠，為氫燃料電池電站及氫燃料電池汽車提供氫。 隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲氣庫容積和提高儲氣壓力至 10~14 MPa 的需要，8~12 MW 微型壓縮空氣儲能系統(tǒng)（microCAES）已成為研究熱點(diǎn)[17]。受地理 條件限制，絕大多數(shù)風(fēng)電場不具備建抽水蓄能電站的條件。 2005 年， 由中國科學(xué)院電工所承擔(dān)的“863”項(xiàng)目， 完成了用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的 300 Wh/1 kW 超級電容 器儲能系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。 超級電容器儲能系統(tǒng)(SCES) 歷經(jīng) 3 代及數(shù) 10 年的發(fā)展，已形成電容量 ~1 000 F、工作電壓 12~400 V、 最大放電電流 400~2 000 A 的系列產(chǎn)品，儲能系統(tǒng)的最大儲能量達(dá)到了 30 MJ。 “十五”期間，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)出 10 kW 全釩液流儲能電池系統(tǒng)。 在對電池進(jìn)行充、放電實(shí)驗(yàn)時，電解液通過泵的作用，由外部貯液罐循環(huán)分別流經(jīng)電池的正極室和負(fù)極室， 并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對電池的充放電[12]，[13]。目前，鈉硫電池已被日 本列為政府資助的風(fēng)力發(fā)電儲能電源，并有具體的推進(jìn)計(jì)劃。 鈉硫儲能電池是在溫度 300 ℃左右充放電的高溫型儲能電池，負(fù)極活性物質(zhì)為金屬鈉，正極活性物質(zhì)為液 態(tài)硫。 磷酸亞鐵鋰材料的單位價(jià)格不高， 其成本在幾種電池材料中是最低的，而且對環(huán)境無污染。須注意的是，鎳氫電池只有在小電流放電時才具有 80~90 kWh/kg 的高比 能量輸出，在大電流放電高功率輸出時， 其能量密度會降至 40kWh/kg 或更低。 （2）鎳氫電池 與鉛酸電池相比， 作為堿性電池的鎳氫電池具有容量大、 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、 充放循環(huán)次數(shù)多的特點(diǎn)， 但價(jià)格較高。根據(jù)所使用化學(xué)物質(zhì)的不同，蓄電池可以分為鉛酸電池、鎳 鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫（NaS）電池、液流電池等[8]，[9]。 文獻(xiàn)[5]采用電壓偏差作為 SMES 有功控制信號，在改善風(fēng)電場穩(wěn)定性方面具有優(yōu)良的性能。 超導(dǎo)儲能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： ①可以長期無損耗儲存能量， 能量返回效率很高； ②能量的釋放速度快，功率輸 送時無需能源形式的轉(zhuǎn)換，響應(yīng)速度快（ms 級）， 轉(zhuǎn)換效率高（96%）， 比容量（1～10kWh/kg） 和比 功率（104~105 kW/kg） 大； ③采用 SMES 可調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓、頻率、有功和無功功率，可實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng) 的實(shí)時大容量能量交換和功率補(bǔ)償。 美國的 Vista 公司將飛輪引入到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)全程調(diào)峰， 飛輪機(jī)組的發(fā)電功率為 300kW，大容量 儲能飛輪的儲能為 277 kWh，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出性能及經(jīng)濟(jì)性能良好。飛輪儲能的功率密度大于 5 kW/kg， 能量密度超過 20 kWh/kg， 效率大于 90%，循環(huán)使用壽命長 達(dá) 20 a，工作溫區(qū)為40~50 ℃，無噪聲，無污染，維護(hù)簡單，可連續(xù)工作。 1 儲能技術(shù)的分類和特性 儲能技術(shù)有物理儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和相變儲能等 4 類。把風(fēng)力發(fā)電技術(shù)引入儲能系統(tǒng)，能有效地抑
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