新能源发电系统中储能技术现状与分析
黄若磊
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黄若磊,. 新能源发电系统中储能技术现状与分析[J]. 低碳研究,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157075.
摘要:
新能源电力系统在实际发展的过程中,要想自身持续不断地优化,确保现阶段居民日益增长的用电需求能够得到充分满足,缓解越来越紧张的用电压力,在实际运转环节需要合理应用储能技术。借助储能技术可有效调节新能源电力系统中资源,实现有效应用,提高新能源电力系统自身价值,为新能源电力系统发展过程中稳定性打下良好的基础,为其未来发展提供保障
关键词: 新能源;储能;混合储能;现状;分析
DOI:10.12721/ccn.2024.157075
基金资助:

1现状及优缺点

1.1储能技术现状及优缺点

目前,在新能源収电系统中常见的储能技术主要有化学储能技术、磁场储能技术、电场储能技术以及机械储能技术等。各类储能技术简介及优缺点如表1所示。

表 1 各类储能技术简介及优缺点

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1.2混合储能技术现状

当前,受制于材料技术和生产工艺等因素,尚未出现一种储能技术能够同时具有功率密度高、能量密度高、储能敁率高、循环寿命长、成本费用低等优点,尤其是无法兼顾高能量密度和高功率密度。因此,以混合储能系统作为解决办法的方案较为常见。

韩舒淇等建立了一种由风电制氢与超级电容组成的混合储能模型,主要用于解决风电机组出力波动导致电网调峰压力较大、弃风率较高的现象。经过PSCAD/EMTDC仿真分析后,得出以下结论:接入该混合储能系统后,风电机组出力可控且友好,大大削减了对电网冲击;但氢储能分系统运行寿命无法保证,系统运行成本较高。祝逍临和张纯江等提出了一种由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统。其中,祝逍临等提出的系统主要用于分布式収电系统中。在对储能系统结构与工作原理分析后,对系统主电路与控制策略迚行了设计,最后通过仿真分析,得到以下结论:储能系统具有高能量密度和高功率密度的特点,幵减小了系统对超级电容的容量要求;但控制较为复杂。张纯江等提出的系统主要用于解决在先伏収电量和负载需求量接近的情冴下,系统频繁切换蓄电池的充放电状态,导致船舶启动时,低电压穿越能力较差的问题。利用MATLAB/simulink软件搭建仿真模型,经计算后得到以下结论:超级电容器的容量没有得到完全的利用;超级电容单独工作时,则可以充分収挥其快充快放的优势,减少了系统频繁切换蓄电池充放电的次数;母线电压恢复至正常值的速度稍有变快,但未见较大优势。

2储能的应用方式

2.1风电场分散式应用方式

在风电机组输出交流测并联储能装置可与风电机组共用箱变,并利用储能装置在限电时充电储能在风速低时放电从而达到减少弃风,以及利用储能装置提供电网调频辅助服务;系统拓扑如图1所示。

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图1交流测分散式系统拓扑图

2.2风电场集中式应用方式

在风电场35KV交流测并联储能装置,风电场可利用储能系统对发电量进行削峰平谷及参与电网调频辅助服务,并可解决转子惯量方式参与一次调频时在转速恢复时发生频率二次跌落问题。

2.3光伏电站储能应用方式

在光伏电站增加储能装置,光伏电站可利用储能系统充放电可解决弃光,并实现平滑功率波动和削峰平谷,及参与电网调频辅助服务;应用中有交流测和直流侧增加储能设备。直流侧增加储能设备可解决储能系统与光伏电站间接入匹配问题,同交流侧增加储能设备相比具有优势,其一利用原系统的逆变设备、升压设备和电缆线路减少占地和投资,其二光伏电站出线容量没有变化减少相关审批手续等问题。

3当前储能系统优化配置和控制的有效策略

3.1系统组成结构分析

现阶段通过有效分析多种储能系统,可实现大体积、功率比较高和高密集度系统的并网运行,此过程中,科学有效地控制存储单元高密度能在微网中得到广泛运用。与此同时,对超级电容装置有效运用,能够积极该改善电能质量,调整风电场功率与太阳能电厂功率,保证装置原理合理,相关结构完善,对超级电容管理和网络控制进行全面融合,可加强控制过程中的整体效果,保障光伏市场发展空间,加速中国能源转型战略的落实。另外在环路设计基础上,科学控制电能质量,结合光伏发电系统,能够分析其混合储能系统的稳定性,定型分析功率,延伸系统在使用过程中的年限,化电池储能系统。

3.2储能系统控制策略

为能够对市场发展过程中的需求给予满足,需要对储能系统大功率进行全面控制,针对放电强的特点,需要将并网变流器设计质量提升,注意功率控制,这样才能满足对输出输入的实际需求,加强储能系统复合能力。与此同时,在对电网稳定性进行控制时,还要应用控制器储能装置,加强储能系统中的内部自控能力,生成有功或者无功等电流指令,提高储能系统公路补偿,加强其稳定性,可全面提升电网自身的自控能力,结合输入以及输出的全面应用,能积极处理好联合调控问题,我国的新能源电力系统是现代化电力行业发展的一种标志与方向,利用储能装置提高可再生能源发电系统的供电可靠性和运行稳定性。

4结束语

综上所述,本文将由蓄电池和超级电容共同组成的混合储能系统依照剩余容量的不同划分为多种工作模式,并结合蓄电池和超级电容这两种储能装置特点,制定出针对性能量管理策略,以此实现分布式新能源发电系统中功率平衡,尽可能减少系统内部功率波动对外部电网造成的冲击影响,保证分布式发电系统在孤岛条件下平稳运行,有效实现混合型储能系统能量管理,大大提高了储能系统能量管理有效性。

参考文献:

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