综述新能源电力系统中的储能技术

摘要：新能源技术无疑是未来能源利用与发展的必然趋势，相较于传统石油以及天然气能源，以风电、太阳能等为代表的新能源无疑更为环保，且与当下人们低碳环保生活理念不谋而合。储能技术是新能源发展的重要组成部分，是连接传统电网与新能源发电技术的重要媒介。故本文综述了基于风力发电技术为代表的新能源系统中储能技术的研究情况，以期对相关单位有所帮助。

关键词：新能源;电力系统;储能技术

随着人类社会的发展越来越快，对于能源需求越来越大。传统煤炭、石油等不可再生能源在慢慢降低，而以风能、太阳能以及地热能等为代表的新型可再生能源则逐渐受到业内的广泛关注。但无论是风力发电技术还是光伏发电技术均存在明显的波动性以及随机性等问题，因此严重影响电网的可靠以及安全运行。这也是当下电网调度所需要克服的重要问题之一。而在新能源并网期间对其出口侧加装储能设备，无疑可以达到较好的抑制输出功率波动的效果，从而可以有效改善电网运行质量，提升整个电力系统云心的可靠性以及稳定性，最终实现将新能源电源转化为可调度使用的电源。故有必要对新能源电力系统中的储能技术进行探讨。

一、储能技术的价值分析

对于新能源电力系统而言，储能技术主要包含电力调峰、平抑传输功率波动、保障电网运行稳定性、切实提升电能质量等方面。储能设备的应用可以有效吸收以及释放功率，从而大大减少新能源电力系统对电网的影响，达到较好的削峰填谷效果，有效增加电网运行效益。近些年，我国大力发展风电技术，在各地相继建设了大规模的风电场群。这一方面大大衍生了一次侧电能的架构，但另一方面也进一步增加了电网的复杂性。与传统火力发电技术有所不同，风力资源存在一定的不可控性，为了确保具备高比例放电的区域电网可以可靠、安全运行，则需要在对风电系统进行必要的调节与储能。可以说，储能技术对于风电并网起着非常关键的作用，第一，基于储能应用可以实现快速响应以及动态调节等效果，从而有效确保新能源电力系统运行的可靠性以及稳定性，第二，利用储能技术的快速响应结合合理的配置应用，可以对多余的能量进行有效存储，从而保护风电机组，提升其低电压穿越能力;第三，利用储能技术可以大大改善新能源电力系统的经济特性。比如，大容量压缩空气储能以及抽水储能技术的应用，可以实现风电在时间轴上的平移，继而达到优化整个风电系统，提升系统经济效益的目的。

二、储能技术分析

依据电能转化为储能形态的不同，实际可以将储能技术划分为物理储能技术、电储能技术、化学储能技术以及相变储能技术等几类。

（一）物理储能技术

压缩空气储能技术是典型的物理储能技术形式之一。通常压缩空气储能技术主要分为储能以及释能两个流程，储能期间风电机组往往输出功率比较高，而多余的风电则流入用于压缩空气储能电站，基于电动机驱动压缩机从而将空气压缩并降温后进行可靠存储，储气室主要由报废的矿井、海底储气罐、油气井以及山洞等构成，释放过程中，风电机组实际输出的功率达不到带动负荷运行的要求，从而将储存着的空气进行加热升温处理，随后诸如燃烧室内进行辅助燃烧，燃气膨胀最终推动汽轮机的运行，实现发电。压缩空气储能实际转化率可以达到75%左右，德国建设的一座29万Kw压缩空气储能站，其转化率可以达到77%，实际在额外配套一些技术该转化率有望可以达到80%左右。除此之外，抽水储能技术以及飞轮储能技术等也是目前应用较为普遍的储能技术，抽水储能技术容量大，运行成本低，但受到地理条件以及水文环境等影响，储能电站选址有一定的要求;而飞轮储能技术能量密度较高、瞬时功率也比较大，对于充放电次数没有明显的限制且清洁型较高，但实际配套建设成本较高。

（二）化学储能技术

锂电池储能技术是目前较为新型的储能技术之一，其能源效率较高且能量密度更大。锂电池储能主要包含单体电池、充放电系统以及电池管理系统等几个部分组成，实际综合利用效率可以达到85%以上。相比于铅酸电池等储能技术，锂电池储能的充放电效率更高，安全性也比较好，通过串并联等方式可以大大提升储能容量或者得到更高的电压。液流电池也是常见的化学储能技术之一，业内也称之为氧化还原液流电池，主要是将正负极之间的电解液进行有效隔离，并实现各自循环的一种高性能电池。实际输出功率主要由电池组的面积以及单电池的节数所决定，进一步增加电解液的体积或者浓度等，可以大大提升储能容量。液流电池的选配相对灵活性更高，可以有效实现规模化储能以及大电流放电等操作，无需额外的保护措施，尤其适用于新能源发电储能应用环境。相比于其它化学储能技术，液流电池输出功率更高、响应效率以及能量转换率更好，维护更为方面，输出更为稳定，但当前由于成本以及材料技术等的限制，液流电池储能技术实现造价非常昂贵。

（三）相变储能技术

该储能技术主要基于相变材料吸收以及释放热量从而达到能量储备以及释放，不但能量密度较高，同时所选用装置更为简单，设计也比较灵活，管理更为方便。包括电储热、冰蓄冷以及熔融盐技术等为主要的相变储能技术形式。其中电储热技术又分为水储热以及金属储热技术两个部分;而熔融盐储热技术则主要是指将固态的无机盐进一步加热至熔融状态，从而利用热循环技术等实现导热传热;冰蓄冷技术则主要利用蓄冷介质结冰融冰，从而达到对冷能量的存储与释放。冰蓄冷技术可以大大降低制冷机组的容量，提升制冷效率，有效满足夏季空调以及冰箱等制冷设备的应用需求。

三、结束语

新能源技术无疑是未来电力能源发展的重要方向。储能技术作为新能源技术发展的重要一部分，其可靠性以及有效性直接决定了新能源技术的应用前景。本文就当下较为主流的储能技术结合风电技术进行探讨，未来随着储能技术的越来越成熟，相信最终会研发出更为先进以及高效的储能技术，保障电能使用需求的同时，也不会对周边生态环境等产生影响。

参考文献：

[1]张建华，刘大川，曾博.应用于微电网的复合储能技术研究综述[J].电器与能效管理技术，2014（12）：14-14.

[2]孫玉伟，胡克容，严新平，et al新能源船舶混合储能系统关键技术问题综述[J].中国造船，2018（11）：24-24

[3]王海杰，罗伟，鹿杰.新能源发电项目消纳能力研究综述[J].电气开关，2018，56（05）：12-16

[4]刘国庆，吴建国，申磊，et al.电池储能系统综述[J].工业控制计算机，2013，26（8）：104-106

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