儲能技術在風力發電系統中的應用(編輯修改稿)

2026-08-10 15:04 本頁面

　

【文章內容簡介】的全釩液流儲能電池用于對 30 MW 風電場的調頻和調峰。 “十五”期間，中國科學院大連化學物理研究所開發出 10 kW 全釩液流儲能電池系統。2008 年，中國電力科學研究院研發用于風電場的 100kW 級儲能系統，并考核其運行的可靠性和耐久性。表 1 列出了幾種主要蓄電池的基本特性。超級電容器儲能技術超級電容器（Supercapacitor）是根據電化學雙電層理論研制而成，可提供強大的脈沖功率，充電時處于理想極化狀態的電極表面，電荷將吸引周圍電解質溶液中的異性離子，使其附于電極表面，形成雙電荷層，構成雙電層電容。超級電容器儲能系統(SCES) 歷經 3 代及數 10 年的發展，已形成電容量 ~1 000 F、工作電壓 12~400 V、最大放電電流 400~2 000 A 的系列產品，儲能系統的最大儲能量達到了 30 MJ。在電力系統中多用于短時間、大功率的負載平滑和電能質量高峰值功率場合，在電壓跌落和瞬態干擾期間提高供電水平[14]， [15]。日本松下、EPCOS、NEC，美國 Maxwell、Powerstor、Evans，法國 SAFT，澳大利亞 Capxx 和韓國 NESS 等公司的產品，幾乎占據了整個超級電容器市場。 2005 年，美國加利福尼亞州建造了 1 臺 450kW 的超級電容器儲能裝置，用以減輕 950 kW 風力發電機組向電網輸送功率的波動。 2005 年，由中國科學院電工所承擔的“863”項目，完成了用于光伏發電系統的 300 Wh/1 kW 超級電容器儲能系統的研究開發工作。文獻[16]提出了一種將串、并聯型超級電容器儲能系統應用于基于異步發電機的風力發電系統的新思路，該儲能系統可同時雙向、大范圍、快速調節有功功率和無功功率，很好地改善了風電的電能質量和穩定性。其它儲能形式除了上述的幾種儲能方式外, 在電力系統中還應用較多的儲能方式，有抽水蓄能、壓縮空氣儲能和氫燃料電池儲能等。抽水蓄能裝置（Pumped Hydro Storage）在現代電網中大多用來調峰，在集中式發電中應用較多。受地理條件限制，絕大多數風電場不具備建抽水蓄能電站的條件。壓縮空氣儲能（CAES）是一種調峰用燃氣輪機，對于同樣的電力輸出，它所消耗的燃氣要比常規燃氣輪機少 40%。100 MW 級燃氣輪機技術成熟，利用渠式超導熱管技術可使系統的能量轉換效率達到 90%。大容量和復合化發電將進一步降低成本。隨著分布式能量系統的發展以及減小儲氣庫容積和提高儲氣壓力至 10~14 MPa 的需要，8~12 MW 微型壓縮空氣儲能系統（microCAES）已成為研究熱點[17]。美國愛荷華州的 CAES 蓄能項目采用風能和低谷電組合來驅動壓縮機組，將空氣壓縮至地下含水層，發電裝機容量為 200 MW，風能發電裝機容量為 100 MW。氫燃料電池是將燃料的化學能直接轉化為電能的裝置。為了實現氫氣作為能源載體的應用，必須解決氫的廉價制取、安全高效儲運以及大規模應用這 3 個問題。未來氫能的廣泛應用很可能改變風電場的職能，風電場可能成為大型的氫制造廠，為氫燃料電池電站及氫燃料電池汽車提供氫。目前，燃料電池價格還很昂貴，距離大規模應用還有很長的路要走。 2 各種儲能技術在風力發電中的應用前景分析在各種儲能技術中，抽水蓄能和壓縮空氣儲能比較適用于電網調峰；電池儲能和相變儲能比較適用于中小規模儲能和用戶需求側管理；超導電磁儲能和飛輪儲能比較適用于電網調頻和電能質量保障；超級電容器儲能比較適用于電動汽車儲能和混合儲能。圖圖 2 是根據美國電力儲能協會提供的資料給出的各種儲能技術的功率、能量和成本比較。成本過高是限制儲能技術在風力發電中大量推廣應用的共同問題，提高能量轉換效率和降低成本是今后儲能技術研究的重要方向。隨著風力發電的不斷發展和普及，各種儲能技術的發展進步，儲能技術將在風力發電系統中得到更加廣泛的應用。在風力發電中，儲能方式的選擇需考慮額定功率、橋接時間、技術成熟度、系統成本、環境條件等多種因素。風電場的儲能首先要實現電能質量管理功能，超級電容器、高速飛輪、超導、鈉硫和液流電池儲能系統能使風電場的輸出功率平滑，在外部電網故障時能夠提供電壓支撐，維護電網

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