储能技术在新能源电力系统的应用研究
廖俊杰
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廖俊杰,. 储能技术在新能源电力系统的应用研究[J]. 能源学报,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157266.
摘要:
电能是当前社会发展中需要的重要能源,为了能够贯彻落实国家“碳达峰、碳中和”的相关要求,必须要重视对新能源的开发和利用。在新能源电力系统中使用有效的储能技术是能够提升整体电能使用效率的一种方式,同时也是能够保障电力系统能正常运转的重要手段。因为电力存储技术多种多样,在经过长期的发展过程中,储能技术也逐渐成熟。新能源电力系统的研究,成为当前电力行业中重点研究的内容,并且能够实现对新能源的有效使用,通过使用有效的储能技术对电力能源进行储存,能够满足当前社会实际发展需要的同时,也是这一领域中的重要突破。
关键词: 储能技术新能源电力系统应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157266
基金资助:

引言

在对可再生能源进行开发研究时,把重点放在了电力能源方向,但是,相关技术在使用期间,会对电网的运行平稳效果造成较差的影响。要想更好地将信息化技术运用到新能源开发过程中,各个国家都务必把焦点放到对应环节,由于以往的能源系统启动运行步骤非常简易且消耗量较大。所以,将信息化技术为基础的电力储能技术还需增加可再生能源的发展程度,从而更合理的使用能源并充分利用。由于我国智能电网的持续优化完善,使得信息技术在电网中的使用也变得更加频繁,在最近几年中,我国的能源管控单位发放了对应的文件与能源研发政策,给我国的能源互联网技术提供了法律依据。可以见得,基于能源互联网基础的电力储能技术具有较好的发展态势与光明的前景。

1储能技术

储能技术主要是指电能的储存技术。此项技术的主要功能是在电网负荷较低的情况下将电能储存,在电网负荷较高情况下将储存的电能输出,以此来达到良好的削峰填谷效果,让电网中的电能波动情况得以显著降低,从而进一步满足电网的实际供电需求。在当今的智能电网中,尤其是在新能源技术条件下的智能电网中,储能技术已经得到了越来越广泛的应用,且应用优势十分显著。

2储能技术在新能源电力系统的应用

2.1抽水储能技术

抽水储能技术的运行成本较低,需要在新能源高峰发电期通过一高一低两个蓄水池进行储能,在低谷发电期通过释放高、低蓄水池的下落势能来放电。该储能技术对环境的依赖性较强,通常建于江河大坝、沿海等区域。但是该技术会受到水资源蒸发、水泵运行效率等方面的影响,抽水储能效率只能达到70%左右。在前期建设和投资过程中,抽水储能需要占据大量的土地资源,消耗大量建设时间,并对当地的地理条件有较大的影响。在电力系统中,抽水储能技术的应用比较成熟,对于确保新能源发电效果具有重要作用。

2.2相变储能技术

相变储能技术在目前的新能源电力系统中是一种新型储能技术,该技术主要是借助于相变材料来实现热量的吸附或释放,以此来达到良好的储能效果。具体应用中,其主要的优势包括能量密度高、装置简单、使用便捷等。电储能技术和熔融盐储能技术是目前最为常用的相变储能技术。其中,电储能技术主要通过水储热以及金属储热的方式来实现,水储热技术,就是将水用作介质来进行热能储存,此种方法不仅便于维修,且投入的成本也比较低;金属储热技术就是将金属用作储热介质,借助于金属的固液交换来进行势能储存与释放,其主要优点是导热系数高、储能温度高。熔融盐储能技术是先对固态无机盐进行加热,使其达到熔融状态,然后再通过热循环的方式来进行传热储能,其主要优点是导热系数低、传热性能好、适用温度范围大、价格低廉等。

2.3风能电力系统

(1)风机种类。借助装机的容量指标能够合理划分好风机的种类,主要有大中小等各种类型,一般来讲,风机的容量越大,相关的桨叶长度就会更长,发电机在运行期间按照风机的容量划分成了恒速、变速等多样化的形态。(2)设备的构成和功能。所应用的风轮构造涵盖了叶片,叶片的形状可以喝风能吸收产生正比,在运行期间,风机的风速会比切出的风速更快,能够通过叶尖达到制动的目的;然而叶片要是一直在工作状态,就会出现外表层覆冰或腐蚀等现象,应该定时维护叶片,从而更好地为系统运行提供保障。(3)风机控制技术。并网发电机能够合理控制发电机的变速状态,要想在全新的并网技术中合理管控电机的风速,主要采用的技术为模糊控制技术,合理有效的预测风轮气动的特性。在风电场在并网阶段时,能够吸收无功功率,要想确保电网的工作效率,还应该给风电场配置SVC等补偿设备,从而更好地优化与完善电网的工作状态。

2.4电磁原理储能技术

(1)超导磁储能。超导磁储能的基本原理是应用磁场相关理论,通过超导体特殊材料制作线圈,将电能转化为磁场能量。超导磁储能具有诸多优点,包括接近于ms级的超短响应时长、大于96%的超高转换效率等。同时装置结构较为简单,不存在相关机械设备和储存密封问题。超导磁储能凭借其相应的优势,广泛应用于输配电网功率调节与补偿、功率输送、电压支撑等场景,缺点是能量密度较低、储能时间相对较短。(2)超级电容器储能。超级电容器储能的主要原理是:利用电荷的相关理论,当处于充电状态时,电极表面处于理想极化的状态,存在于电解质溶液中的相关异性离子被电荷强烈吸引,附着于电极外面,最终形成两个电荷层,加之电机结构特殊电荷中间的距离很小,因此形成了非常大的电容量。由于电容器的价格较为昂贵,因此超级电容器储能应用面不广,主要用于电能质量高峰值功率场景。

2.5电池储能应用

电池储能是电化学储能技术的主要体现方式,具有自然环境友好、响应速度快、长期经济性好的特点,技术成熟度也相对较高,是当下新能源电力系统中比较常见的储存技术,并且在电网系统中也发挥着重要的作用,不管电网系统的发展进程和内容如何,都需要借助储能技术的有效发挥才能得到具体落实。所以储能技术的使用也是能够确保电力系统能够得到稳定运行的重要环节之一,并且也因为其具有一定的发电功能,对于电力系统的安全运转有着十分重要的作用。在发电环节中的使用,可以结合当前实际发展需求,以智慧电网体系的构建为研究目标,通过对实际情况进行调查来看,因为智慧电网建设需要电池储能技术的有力支持,通过将这一技术在电力系统中进行合理的使用,对于运营电网提升安全性和高效性发挥着十分重要的作用,并且通过电池储能系统的实际容量选取进行深入的分析,要以当前电网的运营情况为基础并且了解区域的供电需求和建设目标,通过对所有的影响因素进行综合分析,能够找到计算储能量相关的数据。智能电网技术能够使储存容量增加,所以在进行建设过程中,必须要结合有效的储能技术能够满足当前实际需求,并且也能够确保电能存储的时间需求。在输电环节中的使用,电能储存技术在应用过程中,通过在电网系统中发挥自身的作用,能够确保输电过程可以稳定运行,并且在使用储能技术的时候也是能够有效降低对于电网系统进行维护的成本的一种重要手段。除此之外,因为储能系统对于调频电站有一定的作用,并且通过有效的使用也能够使整体电能储存时间得到延长,是能够保证电力输送综合效率得到提升的重要内容。

2.6光伏并网技术的应用

在光伏发电过程中,系统发电功率存在较大的不稳定性,利用光伏并网技术可以储存产生的电能,然后输出负载功率,调整脉冲输出情况,从而保证输电的稳定性与可靠性。在光伏并网过程中,通过限制脉冲,可以使光伏蓄电池保持稳定、平衡的充、放电效果。在实际应用过程中,可以根据光伏发电系统的情况混合使用各种储能技术系统,从而调整瞬时发电功率,维持系统的平衡稳定,保证光伏发电系统输电的安全性与稳定性。

结语

现阶段,新能源应用在电力系统中,主要凭借设备和系统能够达到能源转化的目的,同时给电力系统的工作提供相应的电能量,合理取代了传统的电力,防止大量消耗不可再生能源。

参考文献

[1]李彦荣,王康民.新能源电力系统中的储能技术探究[J].应用能源技术,2022(5):54-56.

[2]崔俊举.新型电力系统中储能技术的创新发展研究[J].光源与照明,2021(6):127-129.

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