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科技论文

缓解风电功率波动的方法

1.储能技术的实施意义


随着石油资源的不断发展,人类面临着日益严重的能源短缺。因此,目前的能源技术需要进一步发展,储能技术作为一种长期保持能源效率的技术,是发展的核心。储能在一定程度上解决了新能源发电的波动性和间接性,使现有电网运行更加稳定。此外,它还能提高能源效率,减少功耗。在传统的发电和电网负荷连接中,两者都处于动态平衡状态。简而言之,电力系统的总发电量与电力系统的总发电量相同。然而,该系统已经不能满足当今社会和经济的能源需求,电网在日常维护和管理中面临着更大的挑战。为了保证电网高峰期设备的正常运行,需要大量的人力、物力和财力来支撑整个设备,导致设备负荷率低,即利用率低。随着新储能技术的引入,电能可以转化为储能产品,最终改变生产、输电、配电、工艺和运行方式。在这一概念下,电网的运行模式和结构将发生重大变化,使电力系统的各种功能得到充分发挥。近年来,新型储能技术引起了人们的广泛关注。从经济角度看,新的储能技术给整个电力系统带来了创新和发展。实现储能技术的关键是提高储能技术,快速降低储能成本。


2储能技术在风力发电系统中的应用


2.1氢燃料储能


氢燃料的储存主要依靠电化学设备将燃料中的氧化剂和化学能转化为电能,并在“双碳”发展战略和可持续发展的指导下逐步推广到风力发电领域。氢燃料的储存能力没有上限。根据电解质的不同,可分为直接甲醇燃料储能装置、质子交换膜燃料储能装置和碱性燃料储能装置。在风力发电场中,最常用的是膜燃料的质子交换膜燃料。在质子交换膜燃料储能设备的操作中,燃料和氧气通过双击板的气道进入两极,然后通过膜电极位置的扩散区进入催化层。在膜阳极催化剂的作用下,氢分解为水、质子和电子,水和质子通过质子交换膜进入阴极,电子通过外部电路进入阴极,最终与氧分子发生反应,在一系列化学反应中储能充电,在压缩、液化和金属储能模式下实现长期储能。目前,氢气储存技术逐步深化,技术问题逐步解决,相关部件成本也在下降,使氢燃料储存技术有很大的发展空间。


2.2双电池储能


目前,缓解风电功率波动的方法主要有两种,即借助储能装置和功率平滑模式,其中功率平滑模式不需要使用储能装置,但不能保证风能采集的应用效果。利用储能装置构建储能系统,可以很好地收集风电,通过电能储存为电网输送稳定的电能。电池储能效果优异,因此在风力发电系统中得到了广泛的应用。近年来,电池储能技术发展迅速。为了延长电池储能装置的使用寿命,提出了控制风电功率波动的双时间尺度协调控制方法,确保电池储能装置在风电系统中发挥良好作用。此外,为了降低系统运行成本,大型电池储能装置由多个电池组成,通过双层控制调节风电功率波动,配置不同电池储能单元的功率。在此基础上,双电池储能技术逐渐出现,由两个电池装置组成,分别用于充放电。当实际风电功率高于电网调度功率时,充电电池将始终保持充电状态。当实际风电功率低于电网调度功率时,充电电池将停止工作,放电电池将进入工作状态。根据实际风电功率切换两种不同功能的电池充放电状态。由于状态切换由两个电池单独进行,可以避免单个电池装置进行状态切换的缺点。与单个电池装置相比,可以有效延长电池储能装置的使用寿命,优化调度功率,使不稳定的风电能够连续送入电网。


2.3混合储能系统


混合储能系统是由储能电池与大容量储能系统相结合而成的新型储能系统,因为储能电池在技术上与大容量系统的储能系统具有一定的互补性。通过两者的有效结合,是电网系统提高其整体运行效率的重要手段。根据目前的实际发展情况,由于储能电池系统本身存在诸多不完善问题,对电网的整体运行会产生一些不利影响,如电池密度高、使用寿命短等。这些问题的存在是不能满足当前实际电能需求的重要组成部分,但根据大容量系统的调查,由于其密度寿命长,可以有效弥补储能电池系统,有效整合两者,可以起到优势互补的作用。


2.4超级电容器


超级电容器由电流采集系统、电解质、隔离器和两侧板组成,其中电流采集系统的功能是收集当前系统的发电情况;电解质用于离子和质子运动;隔离是为了避免物质的混合。对电解质进行极化处理,使风能得到优化储存。原则上,超级电容器与电池相似。当超级电容器处于充电阶段时,通过离子状态有效地存储流入系统的电荷,使其相互反应,为复杂体提供正常功率。大多数超级电容器使用金属氧化物或新纳米管作为电极材料,作为我国独立开发和大规模应用的碳纳米管。超级电容器化学稳定性强,导电性好,机械强度稳定,长径优势高于金属氧化物。超级电容器可实现1万次以上的充放电模拟试验,使用寿命长。它还可以稳定地提供设备应用中的电力资源,提高电力存储的可靠性。此外,超级电容器的维护相对简单,通常以1-3年的维护期为准,不需要太多的维护就能稳步促进风力发电行业的稳定发展。


3结束语


综上所述,飞轮储能技术、超导储能技术、蓄电池储能技术、超电容器储能等传统储能技术将广泛应用于未来风力发电系统、氢燃料储能技术、双电池储能技术、混合储能技术和超电容器储能技术,进一步提高风力发电系统的储能容量,提高储能性能,提高储能稳定性。在未来的发展中,储能技术的作用不仅限于“削峰填谷”,还可以进一步挖掘经济效益,同时保证技术优势。


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