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大容量电池储能手艺在风电中的应用

  • 时间：2012-08-21
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　　888集团6008（泉源：百度文库　作者：不详）

　　1小序

　　电力系统是一个动态平衡系统，发输变电与配用电必需时刻坚持平衡。而风能是一种间歇性能源，且风速展望保存一定的误差，因此风电场不可提供一连稳固的功率，发电稳固性和一连性较差。在古板的电力系统中，任何细小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡，大容量储能系统与风电机组团结，可以有用抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响。而只要储能装置容量足够大并且响应速率足够快，就可以实现任何情形下系统功率的完全平衡，这是一种自动致稳电力系统的头脑[1]。由于这种与储能手艺相关的稳固控制装置不必和发电机的励磁系统配合作用，因此，可以利便地使用在系统中关于抑制振荡来说最有用的部位。同时，由于这种稳固控制装置所爆发的控制量可直接作用于导致系统振荡的源头，对不平衡功率举行准确的赔偿，可以较少甚至不思量系统运行状态转变对控制装置控制效果的影响，因此装置的参数整定很是容易，关于系统运行状态转变的鲁棒性也很是好。

　　2电池储能手艺海内外生长现状

　　近年来，日本、美国以及欧洲等蓬勃国家对电池储能手艺投入较大，手艺领先。日本在钠硫电池的研究与应用方面走在天下前线，日本碍子(NGKINSULATORS)从阿联酋阿布扎比水电局获得300MWNAS电池系统和中央监控系统的订单。2009年松下和松下电工与丹麦电力公司SEAS-NVE配合启动旨在实现智能电网的实证实验。东芝于2010年宣布接到冲绳电力2010年秋季将在宫古岛最先的“离岛微型电网系统实证试验”相关装备的订单，将构建以蓄电池平衡功率变换强烈的可再生能源负荷的新一代电力系统。三洋电机也在其“加西绿色能源园”导入了1.5MW· ；h的锂离子电池，其他厂商也在起劲加入电池储能项目。西欧方面，2001年，加拿大VRBPowerSystems公司在南非制作了250kW的全钒液流储能电池树模系统，实现了全钒液流储能电池的商业化运营。VRBPowerSystems公司为澳大利亚HydroTasmaniaonKingIsland公司制作的与风能发电配套的全钒液流储能电池于2003年11月完成，该系统储能容量为800kW· ；h，输出功率为250kW。2004年2月，VRBPowerSystems公司又为castleValley，UtahPacificCorp公司制作了输出功率250kW，储能容量2MW· ；h的全钒液流储能电池系统。2006年底该公司最先为爱尔兰建设迄今为止国际上最大的额定输出功率2MW(脉冲输出功率3MW)，储能容量12MW· ；h全钒液流储能电池系统。美国使用日本住友电气工业公司和VRBPowerSystems公司的手艺，划分建设了2MW和6MW的全钒液流储能电池树模运行系统。

　　英国的Innogy公司2000年8月最先制作第一座商业规模的发电储能调峰演示电厂，它与一座680MW燃气轮机发电场配套，该电能存储系统储能容量为120MW· ；h，可知足10000户家庭一整天的用电需求。

　　德国EVONIK工业股份公司宣布将团结戴姆勒汽车公司等研发机构配合开发适用于风能和太阳能发电的大容量、低本钱贮存的锂离子电池电站，先期妄想在德国西部的萨尔州制作一个功率为1MW的储能装置。在大规模电池储能装置手艺方面，我国起步较晚，与外洋蓬勃国家尚有较大差别，主要体现在：一是装备容量规� ；菇闲� ；二是装备的寿命短、使用效率低 ；三是装备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距外洋先进水平差别也很大，外洋已经有数十套储能电站投入运行，海内还没有大容量电池储能装置的树模工程投入运行。

　　现在，我国电池储能的应用规� ；购苄�，但随着国家能源政策的调解和节能环保政策逐步落实，其应用规模预计也将逐步扩大。上海市电力公司已经建设包括漕溪站、前卫站、白银站三个储能树模电站，电力调理中心可以直接通过电网储能管理系统对漫衍于各地的储能站实验统一调理与远程监控。BYD在深圳龙岗建设了一座1MW(4MW· ；h)储能电站。

　　国家电网所属的新源控股有限公司与张家口市张北县开发建设天下第一个景物储能综合树模项目，该项目总规模为风电500MW，光电100MW，储能70MW。张冬景物储项目是天下上规模最大的景物储三位一体树模工程，可是还没有进入投运，现在已经完成了一期工程计划设计，正在举行一期建设事情。

　　3快速生长的风电对储能手艺的要求

　　风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到天下各国的重视。中国风能储量很大、漫衍面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿kW。近几年来，中国的并网风电迅速生长。阻止2007年底天下累计装机约600万kW。2008年12月，中国风电装机总量已经凌驾1000万kW，位居天下第五，阻止2011年3月中旬，我国风电累计装机容量达4450万kW，风电建设的规模居全球之首。这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。中国风力等新能源发电行业的生长远景十分辽阔，预计未来很长一段时间都将坚持高速生长，同时盈利能力也将随着手艺的逐渐成熟稳步提升。

　　在我国风电在建规模高居天下第一的同时，风电并网问题却始终制约着我国风电的康健生长。有数据显示，我国风电装机累计并网3107万kW，但仍然有近三成风电没有并网这是由于风能随机性和间歇性的特点，造成风电机组的着力频仍波动，从而风电场的着力可靠性也差，风电比重过大，会使电网的调频、调峰压力加大，以及电网长距离送电的手艺要求和运行本钱急剧增大。因此，风电场大规模的并网接入对电力系统的运行也带来一些新问题：

　　1)风电的随机性及不可控性给电力系统妄想和稳固运行带来新的挑战 ；

　　2)风电功率的波动特征与电网负荷的波动特征难以一致，使电网的调峰问题越发突出，对调峰容量和响应速率都提出了更高的要求 ；

　　3)由于风速转变，风电机组容易引起电网电压和功率波动问题，以及由其带来的无功电压控制和电能质量问题。

　　风电具有间歇性和波动性与电力系统需要实时平衡之间矛盾，使得并网风电的波动需要通过通例电源的调理和储能系统来平衡，成为恒久困扰风电并网的主要难题。而蓄水储能电站由于地理上的局限，不具有普遍的可获得性，因此，引入可普遍应用的大容量电池储能装置与风电场团结填补风力发电的波动给电网带来的种种影响是一种合适的手艺选择[8]。通过储能系统与风电系统的协调，不但有用减小风电对系统的攻击和影响，提高风电着力与展望的一致性，包管电源电力供应的可信度，还降低电力系统的备用容量，提高电力系统运行的经济性，同时提高电力系统接纳风电的能力。

　　4海内外对风电并网的要求

　　越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行，当风电所占比例逐渐增大后而风电场的功率波动会影响外地电网的电能质量，爆发电压波动与闪变。对局部电网将爆发显着攻击，严重时会引发严重事故[9，10]。各国风电场并网手艺划建都对风电场的有功功率转变提出了要求，如：

　　1)Eltra和Eltra&Elkraft要求并网风电场lmin的输出功率转变小于即是风电场最大功率的5%。风电场能够通过控制系统包管在2s内降到额定功率的20%以下，Eltra&Elkraf要求风电场每分钟的功率转变率在10%～100%内可调 ；

　　2)而E.ON和ESBNG要求风电场输出功率在任何时间内都小于它的注册容量。E.ON要求每分钟功率降低最少要占额定容量的10%，ESBNG要求15min功率转变与风电场的规模有关，小于100MW的风电场每分钟功率转变小于5%，小于200MW的风电场每分钟功率转变小于额定容量的4%，大于200MW的风电场每分钟功率转变小于额定容量的2% ；

　　3)苏格兰并网手艺划定要求风电场输出功率在合理的时间内可以凌驾额定功率 ；

　　4)中国国家电网公司划定了风电场1min和10min的功率转变率，转变率与风电场的装机容量有关，如小于30MW的风电场10min最大转变量为20MW，1min最大转变量为6MW ；

　　5)Scottish要求风电场起停要知足电压质量的要求，Scottish还要求风电场起停知足最大功率转变的要求，并且未几于25%的额定容量可以跳开，并在30min内分阶段逐步退出。

　　5大容量电池储能手艺对风电的平稳作用

　　显然实现有功功率最主要的调理手段是储能，大功率、大容量的储能系统能够平抑风电的波动性和间歇性。储能系统的容量抵达一定规模时，将储能系统与风电机组团结，可以有用抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响[11，12]。大容量电池储能手艺在风电并网中能够实现如下功效：

　　1)平滑机组输出：将电池储能系统与风力发电机组相团结，在快速风速扰动下平滑风电场输出，镌汰风电场输出波动对电网的影响，降低风电波动对电网的攻击。

　　2)提高风电输出与展望的一致性：以储能作为配合来调解输出，凭证风电场展望的着力曲线优化着力，提高风电输出可信度。

　　3)提高调理能力：接纳储能系统则可以控制风力发电输出的有功功率和无功功率，用于电力调峰，使风力发电单位作为调理机组单位运行，并且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。

　　4)峰值转移：使用大功率大容量储能系统可以将不稳固的风能电力网络起来并在适当的时间将其平稳释放，转移峰值，降低对电网攻击 ；

　　5)包管风力发电辖档同续可靠地供电：当情形因素或外部条件转变较快，风力发电系统不可稳固地输出电能时，储能系统中存储的能量可以爆发一定的能量和功率支持作用，包管对负载一连、稳固地供电。

　　6)系统运行可靠性及冗余度大大提高：多台容量较小的并网逆变器的并联群控运行，使得系统可以凭证种种新能源发电的特点，启动差别数目的并网逆变器举行控制，这样就可以实现系统的发电效率最优，进一步提高系统可靠性和冗余度也将大大提高。

　　7)使风力发电具有可调理性：纯粹的新能源发电系统受情形因素的影响较大，因此，无法制订特定的发电妄想。若是设置能量贮存装置，就可以在特定的时间提供所需的电能，而不必思量此时发电单位的发电功率，新能源发电系统可以与电网毗连，实现向电网的馈电，并可以提供削峰、紧迫功率支持等服务。只需凭证预先制订的发电妄想举行发电。储能装置的容量越大，系统的调理就越发自由，就可以获取更多的经济利益，但需要的投资也就越大，要害在于找到最佳经济平衡点。

　　6结论

　　本文综述了海内外储能手艺的生长现状，剖析了中国风电在快速生长下所面临的问题，提出大容量电池储能手艺在风电系统中的应用远景。海内外的研究效果批注，大容量电池储能手艺提供了具有很宽时间规模的储能功效，这些对解决风电并网，改善电力系统的稳固性，提高供电质量提供了新的思绪和有用的手艺支持。因此，天下各国，特殊是蓬勃的国家，都在起劲开展这方面的研究。我们应该充分使用我国丰富的风力资源和电力体制刷新的优异机缘.起劲开展这一领域的研究，为我国电力系统清静高效运行提供新的手艺支持。大容量电池储能手艺在清洁能源发电中起到越来越主要的作用。市场潜力重大、具有越来越主要的经济价值和社会价值。




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