储能技术在风力发电系统中的应用研究

崔永明

摘要：在当今，可持续发展这一理念已经得到了我国的大力倡导，在此条件下，能源和环境方面的问题也开始备受社会所关注。基于此，各种的清洁可再生新能源开始得到了良好应用与发展。尤其是在电力行业中，新能源技术的发展更是有着关键性的优势。储能技术的应用能够存储风电系统发电电力，根据电力供应情况进行充放电，起到调峰效果，使电力系统更为稳定，并减少资源浪费。基于此，本文主要阐述了储能技术在风力发电系统中的应用，以供参考。

关键词：储能技术；风力发电；技术应用

引言

风力发电作为新能源发电的一种，其应用方向与发展前景非常广阔，大型风力发电机组能够有效提高风力发电的效率，必将在风力发电行业中得到广泛应用，而对于风力发电技术的研究也将成为世界新能源开发的重点。由此可见，能源格局正在变化，由一次性能源系统正逐渐转变为以可再生能源为基础的可持续能源体系，风力发电前景广阔。利用可再生能源，可以帮助人类文明获得可持续发展的途径，是人类与自然和谐共存的重要方向。风能十分广泛，目前主要将其应用在风力发电中，而且风力发电已经具备较为成熟的技术手段。总体而言，对风力发电机组控制技术进行研究分析，在很大程度上关系到国家未来的发展。

1 储能技术研究与发展的现状

在能源紧张的当下，储能技术自然成为各个国家重要研究的内容。相关学者也将研究重点放在提高能源使用率和提升储能容量方面，这两方面也成为该领域的主要发展趋势。储能技术应用较广泛的领域是新能源电力系统方面，其应用能够提升电网的稳定性。在技术应用方面，储能技术主要依靠相关的介质实现能源的储备。在存储媒介的使用方面，受不同材料的影响，生产成本和存储效率有所不同，比如铅电池和锂电池之间的差别，不仅存在成本和效率方面的问题，在安全性能上也存在较大差异。基于此，储能技术在发展过程中逐渐呈现多元化，促使研发人员向着更加高效、更加安全以及更低成本方向研究。就现阶段较成熟的储能技术而言，电池和电容储能是发展的大方向，在应用上也比较广泛，已经拥有了较高的认可度。但是其在现实应用中也存在一定的问题，比如能源利用率较低，成本依然偏高等，这些也制约了储能产品普及化发展。与此同时，也可以看出储能技术在成本和能源利用方面存在较大的提升空间，还需要相关的研究人员进一步突破相关的技术难题。

2 风力发电系统中储能技术的具体应用

2.1 压缩空气储能技术的应用

压缩空气储能技术属于一种可大规模开发和应用的新能源储能方式。在电网处于负荷低谷的情况下，可通过空气压缩机对过剩的电能进行储存；而在电网负荷处于高峰期的情况下，可通过空气压缩机将储存的电能释放出来，其动能可以对燃气轮机发电起到良好的推动作用。此项新能源储能技术不仅有着非常快的响应速度，其能量释放效率也非常高，且使用寿命长。另外，该技术也有着较高的能源转化效率，通常情况下，其能源转化效率可以达到75%左右。凭借着这些优势，使得压缩空气储能技术在当今多种新能源电力系统储能技术中成为一种最具发展潜力的技术。在当今，压缩空气储能技术在新能源电力系统中通常被用于电力调峰或者是备用电源。但是由于地形环境因素会对其应用效果造成一定程度的制约，所以在具体应用中，该技术对于地质结构也就有着比较高的要求。

2.2 电化学储能

电化学储能即为蓄电池储能，该技术在新能源电力系统中应用较为广泛，其工作原理为依靠电池正负极反应完成电能与化学能的相互转化，满足电力系统用电需求的同时储存系统多余的电量，实现对新能源的高效应用，为新能源的并网运行提供帮助。金属电池是各企业应用较多的电池类型，此类电池能够依靠金属的氧化还原反应实现电能与化学能的转化，材料应用成本较低的同时具有较高的转化效率，如锂电池即为蓄电池中的高效产品，能够在短时间内完成大量化学能与电能的相互转化。

2.3 混合储能技术

现阶段风力发电系统的主要储能装置为蓄电池，但蓄电池装置寿命较短、功率密度较低、维护难度高，还易产生环境污染，为解决该问题，可将蓄电池装置与超级电容器方式相结合，形成混合储能技术。超级电容器储能装置使用寿命长，功率密度及功率效率较高，且无需维护，能够与蓄电池储能通过无源式结构、有源式结构进行互补式并联，继而构建混合储能装置。混合储能装置集合两种储能方式的优势，有效延长储能装置使用寿命，兼顾经济性与技术性，并保障了能量转化效果，由此可见，混合储能装置在风力发电系统中具有较强应用价值。当风力发电系统运行状态出现异常时，混合储能装置能够快速响应并投入到风力发电系统运行中，快速进行充放电，用于弥补并网负荷高峰阶段的电力缺口。超级电容器能够有效带动蓄电池进入充放电状态，根据风力发电系统实际情况进行“削峰填谷”，以此保障风力发电系统平衡，提升供电可靠性。

2.4 相变储能技术的应用

在新能源形式的电力系统中，相变储能技术通常被应用到一些相变材料中。在相变材料吸热的过程中，便可进行能量的储存；而在相变材料的放热过程中，便可进行能量的释放，且释放出的能量密度很高。就新能源电力系统而言，目前所应用的相变储能技术主要有熔融盐储热储能技术、冰储冷储能技术和电储热储能技术等的很多储热形式。其中，熔融盐储热储能技术的主要原理就是将无机盐加热到熔融状态，然后通过热循环法进行传热和储热，该技术不仅传热效果非常好，且有着低腐蚀特征。冰储冷储能技术的主要原理是借助于一些储冷介质进行能量调节，让供电高峰时段的运行压力得以适当降低。电储热储能技术的主要原理是借助于水或者是金属储热的形式进行介质提供，以此来为热能储存和释放提供足够便利，该技术可显著提升能源传输效率。

2.5 碳纳米管超级电容器

超级电容器由电解质、极板、隔离物、电流采集装置构成，能够通过电解质极化完成储能。超级电容器与蓄电池储能方式类似，在充电期间采用离子形式存储电荷，达到储能效果。传统的超级电容器多采用金属氧化物、活性炭纤维等材质作为电极材料，随着超级电容器的发展，因碳纳米管的导电性、化学稳定性、机械强度更高，故而现阶段多采用碳纳米管超级电容器作为风力发电系统的储能方式。在风力发电系统中，碳纳米管超级电容器能够实现十万余次深度充放电循环，电能储备效果显著，且使用寿命相对较长，因此，碳纳米管超级电容器在风力发电系统中尤为适用。

3 结束语

综上所述，在新能源电力系统的应用与发展中，科学的储能技术应用是保障电力供应效果的关键。因此，在对新能源电力系统进行应用研究的过程中，技术人员一定要加强储能技术的研究，借助于相应的储能材料、设备和技术等来实现新能源电力系统中多余电能的有效储存，以便用电高峰或者是系统故障情况下为用户提供稳定的电能供应。

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