新能源电力系统中的储能技术探讨
张俊 李智磊
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张俊 李智磊,. 新能源电力系统中的储能技术探讨[J]. 低碳研究,2022.12. DOI:10.12721/ccn.2022.157112.
摘要:
储能技术并不是新兴技术,从产业角度来看该产业刚刚起步,实际发展并不成熟。由于储能技术仍旧存在缺陷,因此现阶段需要加大研究力度,重视扶持政策的运用,推动储能技术的进一步发展,完善我国的电网组成,为电网的稳定性提供给更多的支持。
关键词: 储能技术;电力系统;可持续发展;新能源
DOI:10.12721/ccn.2022.157112
基金资助:

1、新能源储能技术的发展趋势

新能源发展是我国电网运行中的重要组成部分,储能技术的使用能助力企业进行需求侧管理,满足人们对新能源长期发展的需求。21世纪后相关部门对电力质量提出了更多的要求,新能源发电能与电力系统相结合,为人们的用电、供电提供良好的保证。新时期多种多样的科技产品出现,社会和各界对电力的依赖不断扩大,环境污染和资源浪费现象却越发严重。新能源电力控制中使用储能技术,能够结合革新传统电力发展中存在的问题,将环境污染降低到最小,是当前电力系统的主要组成部分。新能源储能技术发电使用材料是可再生资源,杜绝发电中存在的资源浪费企管科,是电力系统重要的支柱。

2、储能技术分类与发展的重要性

储能技术在新能源的使用中,集中在电能质量方面,保证电力系统的稳定运行,能够避免能源介质在传输过程中受到干扰和影响。储能装置的运用可以降低输电网络的损耗,保证企业的经济效益和成本效益。现阶段风电场技术不断发展,在风力资源丰富的地方建设了大规模的风电场,电力系统能源结构也被丰富和拓展。新时期针对新能源的研究针对,尤其是新技术和新理论,增加了电网建设的复杂度,风力资源最突出特征在于不可控特征,为保证电网运行的稳定与可靠,借助储能技术能够为高峰时段人们对电力的需求提供支持。对于风电并网的实现储能技术运用也非常重要,储能技术可以动态调节工况,具备显著的快速响应能力,强化系统的稳定性与可靠性。储能技术也可以最大程度体现电力系统新能源的经济性、社会性,让企业能够最大程度获益,实现全面发展。

3、新能源储能技术的体现

3.1SMES技术

SMES技术是电磁储能技术的简称,分为超导磁储能与超级电容器储能技术,超导储能技术是把能量存储在超导线圈直流电流的磁场之内,存储效率为95%。电磁储能技术具备快速响应功能,实际运用效率非常高,而且无污染。超导状态下线圈能耗小,能够在不计算电阻的情况下实现无损耗储能。倘若将该技术运用在低温环境下,超导线圈在低温状态下运行成本会增加,系统的复杂性也会随之提高。电磁储能技术能够让新能源有效控制电压、频率。保证发电系统中电机的稳定性和可靠性,对大容量的电能进行补偿,提高瞬态电能质量。另外,超级电容器储能技术的使用,超级电容器主要是使用双电层来存储电能,储能设备一般设置在电容器和电池的中间,充电与放电的时候都有极强的可逆性,能连续操作十万次以上,超级电容器储能技术的功能强大,储能效率很高,能达到70%~80%,为电动汽车提供良好的瞬时功率。

3.2化学储能技术

化学储能技术简称BESS技术,该技术的实现主要是电池储能系统,电池内的正负两极产生氧化还原反应进行放电,让化学能转变成电能完成充放电。具体运用过程中具备很高的效率,能够实现快速吞吐,是现阶段使用效率非常高的储能技术。具体形式为:

3.2.1锂电池

锂电池主要是高能源密度储能形式,能源效率非常高,实际构成中包含充放电系统、单体电池、管理系统等,综合利用效率是85%。锂电池储能密度非常高,实际使用过程中安全性突出、成本低廉,因此被广泛使用,充放电方面也具备显著的优势,可以通过串联、并联的方式来得到高电压,但是要想实现这一过程,需要消耗大量的成本。

3.2.2钠硫电池

钠硫电池的结构中熔融金属钠是电池的负极,利用Na-beta-氧化铝作为隔膜与电解质,正极是硫与多硫化钠,实际储能效率达到70%。具体运用中具备很高的放电效率,对空间要求低、实际使用成本低,方便维护,成本简单操作方便,实际放电深度需要进一步加强。运行对环境要求温度为300℃。

3.2.3液流电池

液流电池是氧化还原液流电池,正负电解液实现独立循环的电池。电池组的面积、节数决定了电池的输出功率。如果增大该电池的电解液容积,加大浓度就会提高储能电容量。

3.3物理储能技术

3.3.1抽水储能技术

该技术是使用低谷电价来进行储能,运行效率非常高,可行性很强,造价低。现实生活当中水资源很容易被蒸发,泵水运行功率非常高,实际能量转换率达到70%。抽水储能技术包含种类多,传统江河大坝储能、地下水储能、新型海水储能等。过去的抽水储能电站的建设需要在上下游各建设一个储水池,新型海水储能将大海作为下储水池,能够节省大部分成本,但是在抽水的过程中,需要考虑设备的耐腐蚀性,需要将其作为衡量的主要因素。抽水储能的形式十分灵活,储能量巨大,出力变率快,投资成本很少,实际使用中受到地质的限制,因此在选择站点的时候也会受到限制。

3.3.2飞轮储能技术

该系统的实现主要是以电子、轴承集成、电子、飞轮等部件组成,能量也属于电池,储能效率达到80%。储能过程中FESS电能驱动拉动飞轮旋转,以这种方式在飞轮体中存储电能,释放能量是飞轮快速旋转,拉动发电机发电,将机械能转化为电能,实现电能的输出、使用。飞轮主要分为机械轴承和磁悬浮轴承,机械轴承是低速飞轮,磁悬浮轴承是高速飞轮,低速飞轮主要运用在系统稳定控制中,高速飞轮主要是调节峰谷。为减少能耗,提高转动速度与效率,人们研发出非接触式磁悬浮轴承技术,可以在真空中密封电机与飞轮来减轻空气的阻力。

4、储能技术的运用

4.1光伏并网

电力部门对针对光伏并网中存在的问题研发对应的储能技术,用来维持并电网系统中的瞬时功率平衡情况,尤其是针对电网系统结构复杂、内部储能存在极大波动、稳定性差的电能,都以瞬时功率的形式输送出来。瞬时功率水平决定电能的输送质量。为让输送以更平滑的形式实现,电力部门应合理制定出无电源并联方案来存储能源,避免光伏并网在负载功率的影响下产生波动。在复杂并网中无源式并网技术很容易导致系统崩溃,要想将该技术运用在混合系统中,需要使用一定的技术手段来维持功率,只有将瞬时功率水平维持在稳定条件下才可以保证技术具备良好的效果。

4.2供电场所

不同场所供电需求也有不同,需要使用对应的储能系统,比如电力调频压、新能源发电侧储能、商用储能等都需要根据实际情况来旋转,需要对电力系统功能进行调节,控制长期与短期的电池。很多新能源发电系统具备间歇性、波动性大的特征,因此需要针对用电高峰期做好控制,避免发生问题。另外对于应急供电需要,应该结合蓄电池和变流器来提高供电的质量,提高质量效益与经济效益,从而完善供电目标。

结语

为改善资源短缺问题,人们不断创新资源新技术,对电力系统使用进行深入研究与分析。可再生能源在我国研究快,但是起步晚、时间短,受到随机性和间歇性的影响,限制了新能源的使用率。因此需要在电力系统新能源中运用储能技术,促进电力系统朝着更好的方向快速发展。

参考文献

[1]何后裕.新能源电力系统中的储能技术分析[J].通信电源技术,2019,36(10):124-125.

[2]陈名玉.新能源电力系统中的储能技术研究[J].通讯世界,2017(18):129-130.

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