平抑风电出力波动储能技术比较及分析

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1、平抑风电出力波动储能技术比较及分析　　摘要：风电具有出力波动大的特点，而储能技术是平抑风电出力波动的有效途径。此外，储能技术还对电能的聚集和调节发挥着重要作用，可以增强能源安全，降低能源行业所带来的污染。文章对现有技术条件下的储能设备的技术参数进行了收集与研究，并且从风电接入的效能、规模、方式等方面进行了对比与分析。　　关键词：平抑；风电；出力波动；储能技术；能源行业文献标识码：A　　中图分类号：TM732文章编号：1009-2374（2016）30-0097-02DOI：10.13535/j.cnki

2、.11-4406/n.2016.30.047　　风能属于可再生能源，是符合经济与技术可行性的新能源中应用规模最大的一种。为了降低化石能源用量，确保能源安全，提升环境质量，各国都在积极利用风能资源。另外，风力发电具有出力波动大的缺点，对风电出力波动进行平抑，进而将电网运行时的压力降低，需要对大规模电能的存储及释放问题给予了解决和处理，因此储能技术成为抑制风电出力波动的研究热点。　　1风力发电技术应用现状7　　煤炭在我们国家属于重要的基础能源，在能源总消耗中，煤炭占据着80%左右的份额，但其导致的粉尘、硫化

3、物、PM2.5排放等环境问题也日益严重。此外，煤炭属于不可再生资源，它的快速消耗将导致能源的储备大大降低，对可持续发展带来巨大的威胁。因此推动可再生能源的大规模应用，是加快资源集约化利用、提高能源利用效率的关键所在。　　风力发电作为一种有着广泛现实应用和广阔发展前景的新能源技术，其本身受气候条件影响较大，出力不均匀、随机性大、不可控性、波动性大等是风电出力的主要特征，如不采取相关措施，电网的安全运行也将受到风电接入的严重影响。因此，欧洲等国家都对接入电网的风电出力和风电规模进行了严格的控制，进而导致了风

4、电的收益与利用效率的大幅下降。　　我国风力资源十分丰富，按照我国风能资源的最新分析结论与普查结果得知，我国有着约为32亿kW的风能资源总储量、10亿kW的经济开发风能储量、24亿的kWh的年发电量。另外，在季风气候的影响下，我国风能分布有着巨大的差异，风能资源储备也具有与负荷中心不一致的特点，东北、河北北部、新疆等地占据了风能资源储量的大部分份额，因此风电的大规模、长距离送出对电网的安全稳定运行提出了巨大挑战。　　现代储能技术的发展为风电的充分利用和电网稳定提供了解决方法，储能装置在风电出力较大时将高出

5、预计的电能储存起来，而在风力不足时向电网送电弥补出力的不足，从而有效防止了弃风，增加了风电利用小时数，并且可参与电网的调峰、调频等工作，有利于提高电网效率和安全稳定性。　　2储能技术分类与相关原理　　与风力发电配合的储能装置需要较大的容量和较好的经济性，而这两方面较有优势的抽水蓄能技术因自然条件的限制一般无法与风电进行衔接，目前主要的储能技术研究方向如下：7　　2.1压缩空气储能　　压缩空气存储是一种基于燃气轮机技术的新型储能技术。在储能的过程中，压缩机利用电能压缩空气，并且在储气室内进行存储。在释放的

6、过程中，高压空气从储气室释放进入燃烧室，再通过燃料加热增温后，带动透平发电。在一般的燃气轮机发电系统中，有2/3的透平输出功率要被燃气轮机的压气机所消耗掉，因此透平的输出功率要远远大于燃气轮机的压气机功率。在压缩空气储能装置中，储能与释放不同时工作，在释放能量时，透平输出功并没有被压缩机所消耗掉。所以，在消耗等量燃料的条件下，压缩空气储能系统发电量是燃气轮机系统的2倍，从而降低了对化石能源的依赖。此外，压缩空气储能系统具有成本低、应用寿命长、储能周期不受限制、可以在大型系统中应用的优点，但其对化石燃料和

7、大型储气室的依赖性较强。　　压缩空气储能的基本工作原理：（1）在利用压缩机将空气压缩到相应的高压后，在储气室内进行存储，其中绝热压缩过程即为理想状态下空气压缩过程；（2）加热过程。通过储气室释放了高压空气后，与燃料加热燃烧之后，空气的压力就会逐渐被升高，通常情况下，等压吸热过程即该过程；（3）膨胀过程。高压高温的空气会逐渐膨胀起来，带动透平发出电能，在正常的状态下，绝热膨胀过程即为空气的膨胀过程；（4）冷却过程。在膨胀了空气之后，会向着大气中排放，之后再进行压缩的过程中，由大气进行吸收，等压冷却过程就是

8、这样的工作原理。　　2.2电池储能技术7　　电池储能技术的应用已经十分广泛，除传统的铅酸蓄电池以外，液流电池逐渐发展成为一种新型高效大规模电化学储能技术。液流电池通过流动的电解液代替固体或气体电极，促成化学能与电能之间的互相转换并存储能量。液流电池的电解液中存储有活性物质，其流动性较强，能够实现存储活性物质和电化学反应场所在空间上的隔离，电磁容量和功率比较独立，能够满足对大规模蓄电池储能要求。因此在智能电网建设与可再生能源发电技术的带动下，