(国泰绿色能源有限责任公司)
摘要:当前我国的新能源建立系统得到了广泛的发展,所以说它是新能源技术与可再生资源结合的重要产物之一,它的出现也对整个的电力供应系统发展推向了新的阶段。从而保证电力供应需求得到有效的满足。但是通过实践发现,我国在新能源电力系统发展与应用的过程当中,还是没有达到更加成熟的一面,从而导致整个的电力在运行供应的时候极易发生不稳定的现象,同时往往还会出现一系列的不连续性问题,对于新能源电力系统进一步应用与发展产生了一定的制约,所以说为了能够更好的规避以上所述问题的出现,我们应当大力的应用电力储能技术,此项技术能够对整个电力系统供应关系不稳定做出有效的降低,减少不连续性问题的出现,对于整个的电力应用范围和应用成果都能够做出显著的提高。
关键词:新能源;电力系统;储能技术
导言:现如今,我国处于严峻的环境形势之中,资源被大量攫取、生态环境遭到严重破坏,国民面临着新时代的能源危机,为解决这一境况,各能源部门便加快了内部技术的研发进度,电力部门也跟随着众部门的改革脚步,在电力系统中应用了新能源,并研发出了各种技术,以保证新能源电力系统的正常运行,然而,这种可再生能源存在着很多弊端,此能源系统在应用时极易受到环节环境的干扰从而发生运行间歇、随机的现象,电力部门针对这一问题,便潜心研制出了储能技术,增强了可再生能源的稳定性,使得新能源电力系统的运行可以受到人为调控,以保证此能源系统能够持续发展。
1 储能技术的分类概述
电能可以作为多种能源的原始驱动力,化学能、机械能、电池能等都能由电能转化得来,而储能方式也能依照以上转化的能量进行存储,以电化学、机械和电池储能的储能方式将电能存储起来,与新能源电力系统的单一储能技术相比,这些能量存储形式稳定性较强,其中的机械储能是指运用动力进行储能,将压缩空气、抽水、飞轮等产生的压力及动力产生电能,并将其作为源源不断的电能存储起来;利用锂离子、铅酸及钠硫等电化学材料存储电能的方式是当前应用范围最广的一种储能方式,此被称为电化学储能;在夏季蓄热、冬季蓄冷,并将吸收的热物质相变的转化成能量储存起来的电能存储方式被称作相变储能,这种储能方式与空调系统中最为常见,节能环保型建筑也涉足到了相关应用。
2 新能源电力系统中储能技术具有的作用
新能源电力系统是在传统的电力系统的基础上,应用了先进的科技技术对系统进行改良,最终衍生出的渐进性电力系统,这种电力系统具有极强的快速响应能力,其能够以最快的反应速度将电能吸收,进而将吸收的电能以最为科学、合理的方式配送到各部件之中。将新型的储能技术应用到新能源电力系统中最大的优势便是其在正常运行时,能最大程度的降低耗能成本,以达到最大的经济效益。将压缩空气、抽水压的储能技术以最大的容量限制形式应用在电力系统的实际运行中去,将时间分为多个轴承板块,风电随之在此时间轴上进行细致的划分,最终以更系统的方式平移到各个时间轴之上,这样一来,整体的而电力系统便得以优化,企业也能充分获得电力系统最大的运行效益。
2 新能源电力系统中的储能技术
2.1 物理储能技术
物理储能是常见的新能源电力储能的方式之一, 具体包括三种技术:抽水储能技术、压缩空气储能技术与飞轮储能技术。其中, 抽水储能技术是利用低谷电价来实现电力能源的存储, 是当前技术应用最为成熟的大规模储能方法, 具有运行成本低、水资源消耗大、储能消耗功率高等特点。这种技术的应用需要在河流的上下游各配建一个水库, 波谷负荷时的蓄能技术, 会使电动机处于工作状态, 将下游水库中的水泵出,到上游水库中进行保存;在波峰负荷时的储能技术, 会使发电机处于工作状态,利用上游水库中的水力进行发电。这种储能技术的应用, 能够实现70%左右的能量转换。而压缩空气储能技术,也能够实现大规模工业用电的能量储存,在电力网络负荷波谷时, 用电力能源来压缩空气, 并将空气通过高压密封的方式,储存在废旧矿洞、储气罐、废弃油井或储气井当中,在电力网络负荷的高峰时期, 释放经过高压压缩的空气,来转动汽轮机进行发电,具有相应速度快、使用效率高等特点,能够实现75%左右的能量转换,是一种发展空间较大的储能技术。
2.2 化学储能技术
化学储能通常是利用电池来储存能源, 是以电池正极与负极之间的氧化还原反应实现充电与放电, 利用电力能与化学能之间的相互转换进行储能, 是应用最为广泛、发展最为成熟的新能源电力储能技术。由于电池储能技术的发展较为成熟, 因而电池的种类也十分繁多, 包括锂电池、铅酸电池、金属空气电池等。化学储能技术相较于其他形式的储能技术, 在能源转化、电能容量、技术应用成本等多方面, 都具有较大的优势。其中, 锂电池是当前应用性能较佳的电池, 能量转换效率较高, 约达85%, 能量密度也比较大。另外, 金属空气电池是一种绿色电能储能技术, 是将氧气作为正极, 将活泼金属如铝等, 作为负极, 氢氧化钾、氢氧化钠或氯化钠等作为电解液, 使氧气向化学反应界面进行扩散, 与活泼金属发生反应而产生电力能源, 具有成本低、低碳环保、可回收等优势, 同时可以快速完成充电过程, 但还没有实现产业化与规模化发展。
2.3 电磁储能技术
电磁储能是一种实现电磁能与电能相互转化的储能技术, 包括超导磁储能与超级电容器储能两种技术应用方式。其中, 超导磁储能技术是将超导材料制成线圈, 由电力网络经过变流器进行供电并提供工作磁场, 能量转换效率较高, 约达90%左右。超导储能技术具有高转换效率、快速响应及环保等特点, 在超导状态小, 线圈的电阻可以忽略不计, 对于能量的损耗极小, 可以进行长期供能。但提供时, 超导体线圈, 需要在超低温液体中保存, 就需要投入大量的成本, 且技术应用较为复杂。超导储能技术的应用, 可以通过新能源电力系统合理控制电压与频率等, 确保电力供应的稳定性。另外, 这种技术的应用可以实时交换大容量电力能源, 并且补偿其功率, 在瞬态的情况下提高电能质量, 在暂态的情况下提高电能稳定性。
4.4 相变储能技术分析
相变储能就是通过相变材料吸收或是放出热热量,实现储能效果,不但有非常高的能量密度,而且采用的装置也比较简单,使用的时候也非常便捷。主要分为电储热、熔融盐储热及冰蓄冷技术。电储热技术的方式是水储热和金属储热。水储热技术是以水为介质存储热能,具有维修方便、投资少等优点。高温金属储热技术是以金属为储热介质,通过金属固液变换实现热能的存储和释放,具有储热温度高,导热系数高等优点。
熔融盐储热技术的基本原理是先将固态无机盐加热到熔融状态,再利用热循环实现传热储热。熔融盐具有腐蚀性低、使用温度范围广、传热性能高、价格低廉等优点,但导热系数较低直接导致其储热利用率低。
5 储能技术的应用前景
储能技术应用前景主要指的是在新能源全面应用的基础上可以全面的实现电能质量的提升,保证电力系统运行更高价的安全与稳定。从当前的实际情况来分析,储能技术研究主要是从以下的几个方面出发:
(1)新能源并网中的储能技术更具多样性,在应用的过程中还需要考虑到其系统的协调性,要有效的保证各个系统可以稳定的连接起来,加强各种应用策略的研究。具体的研究方向就是解决如何材料处理参数的变化和系统干扰的影响,可以达到自适应的要求,避免存在不确定的问题,能够打动逻辑自动控制。
(2)对于高密度、高功率的复合储能系统使用范围也更加的广阔,但是在具体应用的过程中要采用先进的处理措施以消除并网的问题,比如超级电容与蓄电池复合系统的全面应用,可以使得系统更具协调性,系统性能更高,这是未来研究重点。
(3)多种形式能源的转换也是未来研究的重点,必须要保证能源转换更加的高效、高质,且实现大容量、低成本的转换,满足人们用电的需要。
2 当前储能系统优化配置和控制的有效策略
2.1 系统组成结构分析
现阶段通过有效分析多种储能系统,就能促进大体积、功率比较高和高密集度系统进行相应的并网,在整个过程中要科学有效的控制存储单元高密度,这样才能在微网中得到广泛的运用。与此同时要对超级电容装置进行有效的运用,这样做的目的能够积极该改善电能质量,调整风电场功率的前提下,还能调整期太阳能电厂功率,保证装置的原理以及相关结构变得比较系统,对超级电容管理和网络控制进行全面的融合,加强控制过程中的整体效果。另外在环路设计支持的背景下,电能质量能够得到科学控制,结合光伏发电系统的大力支持,再分析其混合储能系统的稳定性,就能定型分析其功率,加强系统在使用过程中的年限,进一步优化电池储能系统。
2.2 储能吸引要实现优化配置
对于我国的储能系统而言,在优化时应该对实现高质量以及稳定的电能,保证功率的在波动的过程中具有平稳性,充分考虑经济以及技术性,让内部的容量得到提高,更好的满足现如今的储能需要。有效的开发新能源,在对运行过程中的特点曲线进行分析,还要进一步探究其电力系统设计,考核曲线以及相关的负荷特性,这样才能在一定程度上优化新能源发电联合系统,保证其电力系统更加的科学和完善。
2.3 储能系统控制策略
对于储能系统而言,在对其配置进行完成后,就要科学有效的分析其补偿效果,这样能够利于储能系统得到科学有效的控制,还能进一步成为整个系统不可缺少的重要核心内容,为了能够对市场发展过程中的需求给与满足,对储能系统大功率进行全面控制的基础上,还要对应用其放电强等相关特点,不断提高并网变流器的设计工作,合理控制其功率,这样才能对输出输入的实际需求给与满足,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的基础上,还要控制器储能装置,加强储能系统中所有的内部自控能力,在一定程度上能够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,结合多方面的管理,就能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,就能积极处理好联合调控问题。
结束语
由上可知,新能源电力系统将作为新型的现代化系统,广泛适用于居民的日常生活中,而此系统在运行过程中却存在很多的技术弊端,从而导致此系统无法正常运行,储能技术就是决定新能源电力系统运行稳定性的关键技术要点之一,电力部门应该对新能源电力系统应用的储能技术进行深入研究,最终目的是研发出科学性、可行性更高的储能技术,并将此技术合理运用到各型新能源电力系统中。
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