风电中所应用到的大容量电池储能技术

　　快速发展的风电对储能技术的要求风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，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发展。截至2007年底全国累计装机约600万kW.2008年12月，中国风电装机总量已经超过1 000万kW，位居世界第五，截至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发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

　　在我国风电在建规模高居世界第一的同时，风电并网问题却始终制约着我国风电的健康发展。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，造成风电机组的出力频繁波动，从而风电场的出力可靠性也差，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技术要求和运行成本急剧增大。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：风电的随机性及不可控性给电力系统规划和稳定运行带来新的挑战；风电功率的波动特性与电网负荷的波动特性难以一致，使电网的调峰问题更加突出，对调峰容量和响应速度都提出了更高的要求；由于风速变化，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常规电源的调节和储能系统来平衡，成为长期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结合弥补风力发电的波动给电网带来的各类影响是一种合适的技术选择。通过储能系统与风电系统的协调，不仅有效减小风电对系统的冲击和影响，提高风电出力与预测的一致性，保障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。

　　国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当地电网的电能质量，产生电压波动与闪变。对局部电网将产生明显冲击，严重时会引发严重事故。

　　各国风电场并网技术规定都对风电场的有功功率变化提出了要求，如：Eltra和EltraElkraft要求并网风电场lmin的输出功率变化小于等于风电场最大功率的5%.风电场能够通过控制系统保证在2s内降到额定功率的20%以下，EltraElkraf要求风电场每分钟的功率变化率在10%100%内可调；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功率变化与风电场的规模有关，小于100MW的风电场每分钟功率变化小于5%，小于200MW的风电场每分钟功率变化小于额定容量的4%，大于200MW的风电场每分钟功率变化小于额定容量的2%；苏格兰并网技术规定要求风电场输出功率在合理的时间内可以超出额定功率；中国国家电网公司规定了风电场1min和10min的功率变化率，变化率与风电场的装机容量有关，如小于30MW的风电场10min最大变化量为20MW，1min最大变化量为6MW；Scottish要求风电场起停要满足电压质量的要求，Scottish还要求风电场起停满足最大功率变化的要求，而且不多于25%的额定容量可以跳开，并在30min内分阶段逐步退出。

　　大容量电池储能技术对风电的平稳作用显然实现有功功率最重要的调节手段是储能，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。储能系统的容量达到一定规模时，将储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响。大容量电池储能技术在风电并网中能够实现如下功能：平滑机组输出：将电池储能系统与风力发电机组相结合，在快速风速扰动下平滑风电场输出，减少风电场输出波动对电网的影响，降低风电波动对电网的冲击。

　　提高风电输出与预测的一致性：以储能作为配合来调整输出，根据风电场预测的出力曲线优化出力，提高风电输出可信度。

　　提高调度能力：采用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，使风力发电单元作为调度机组单元运行，而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。

　　峰值转移：利用大功率大容量储能系统可以将不稳定的风能电力收集起来并在适当的时候将其平稳释放，转移峰值，降低对电网冲击；保证风力发电系统持续可靠地供电：当环境因素或外部条件变化较快，风力发电系统不能稳定地输出电能时，储能系统中存储的能量可以产生一定的能量和功率支撑作用，保证对负载持续、稳定地供电。

　　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，使得系统可以根据各种新能源发电的特点，启动不同数量的并网逆变器进行控制，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。

　　使风力发电具有可调度性：单纯的新能源发电系统受环境因素的影响较大，因此，无法制订特定的发电规划。如果配置能量储存装置，就可以在特定的时间提供所需的电能，而不必考虑此时发电单元的发电功率，新能源发电系统可以与电网连接，实现向电网的馈电，并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。

　　只需按照预先制定的发电规划进行发电。储能装置的容量越大，系统的调度就更加自由，就可以获取更多的经济利益，但需要的投资也就越大，关键在于找到最佳经济平衡点。

　　6结论本文综述了国内外储能技术的发展现状，分析了中国风电在快速发展下所面临的问题，提出大容量电池储能技术在风电系统中的应用前景。国内外的研究结果表明，大容量电池储能技术提供了具有很宽时间范围的储能功能，这些对解决风电并网，改善电力系统的稳定性，提高供电质量提供了新的思路和有效的技术支持。因此，世界各国，特别是发达的国家，都在积极开展这方面的研究。我们应该充分利用我国丰厚的风力资源和电力体制改革的良好机遇。积极开展这一领域的研究，为我国电力系统安全高效运行提供新的技术支持。大容量电池储能技术在清洁能源发电中起到越来越重要的作用。市场潜力巨大、具有越来越重要的经济价值和社会价值。