储能技术在风力发电系统中的应用研究

储能技术在风力发电系统中的应用研究
摘要：在我国可持续发展战略的执行过程中，新能源电力系统的建设对于保
障我国能源的供应发挥了十分重要的作用。

但新能源电力系统具有间歇性发电的
特点，发电的时间并不稳定，导致大量的新能源电能在发电后浪费。

在新能源电
力系统中应用储能技术，有助于提升新能源电力系统的发电利用率，并在高峰和
低谷发电期均保持稳定供电，从而确保新能源电力系统的有效应用。

现阶段，我
国广泛应用的光伏并网、相变储能技术等储能技术提升了新能源发电系统的利用
效率，对于保障良好的电能供应具有重要意义。

文章介绍了储能技术的类型和发
展现状，对储能技术在新能源电力系统中的应用价值和应用途径展开研究，以供
参考。

关键词：储能技术；风力发电系统；应用
引言
在能源紧缺和环境污染问题越发严峻的情况下，电力行业在发展中需要加强
对新能源电力系统的开发和利用，配合科学的储能技术来满足社会发展对能源的
现实需求，提高电力系统运行的稳定性和可靠性。

应用储能技术，可以实现对新
能源的合理调节，实现能源的最大化利用，从而创造出更大的经济效益和社会效益。

1风力发电储能技术
当前，我国各个行业已经被不同的科学技术覆盖，发展日新月异，供电稳定
是社会持续稳定发展的重要保障。

基于此，风力发电企业对储能技术展开全方位
研究，已经在世界范围内获得了优异成绩，同时将储能技术成果应用于我国各地
的风力企业，逐渐成为风力发电建设中的常规化配置。

将储能技术与风力发电系
统结合能够提升发电稳定性，解决部分地区无法获得长久稳定的风力资源的问题，保证这些地区在少风季节依旧可以满足基本要求的发电量。

同时，储能技术还可
以保证风力发电平稳发展，避免让接入的电网系统产生强烈波动，从而保证输电
稳定性，让社会可以享受到安全可靠电力资源，满足城市发展能源需求，进一步
提升发电质量、提高系统运行稳定性，对生产生活具有重要意义。

从长远角度分析，储能技术推动风力发电平稳发展，让电力系统可以持续供应电量，缓解现阶
段工业发展能源短缺的问题，为未来探索新能源建设争取宝贵时间。

2风力发电系统中储能技术的具体应用
2.1氢燃料储能
氢燃料储能主要凭借电化学装置来实现，将氧化剂、燃料内的化学能转化为
电能，在“双碳”战略目标及可持续发展战略指导下，氢燃料储能技术逐渐被应
用到风力发电系统中。

氢燃料储能容量无上限，以电解质为划分依据主要可分为
直接甲醇燃料储能装置、质子交换膜燃料储能装置、碱性燃料储能装置，各类储
能装置均由阳极、阴极、电解质构成，工作原理相似，仅电解质存在差异。

在风
力发电系统内，质子交换膜燃料储能方式应用最广泛。

在质子交换膜燃料储能装
置运行期间，燃料气体与氧气穿过双击板气体通道后进入两极，经过膜电极部位
扩散区域后进入催化层，此时氢气将在膜阳极催化剂作用下分解为水、质子与电子，水与质子穿过质子交换膜磺酸基进入阴极，而电子穿过外电路进入阴极，最终，电子、质子与水在阴极催化剂作用下，与氧分子产生反应，在一系列化学反
应中完成电能存储及充放电过程，同时在压缩化、液化、金属化储能方式应用下
实现长期储能，效果显著。

在风力发电系统内，氢储能装置由氢储罐、电解槽、
燃料储能装置构成，当风能充足时，电解槽通过电解水产生氢气，并将在氢储罐
存储，待储满氢后，此时的多余电力将转出成为负载，当风力发电赤字时，氢储
能装置将进行氧与氢的反应，继而生成电能，弥补系统负载，保持电力系统稳定。

现阶段对氢燃料储能的技术研究逐渐深化，技术难关逐渐被攻克，同时，相关组
件成本不断降低，使氢燃料储能技术的大范围应用更为可能。

2.2双电池储能
目前，减少风能波动的方法有两种，首先，利用能量平滑技术来降低风能的
获取效率，其次，利用能量储存技术，可以为电力系统提供稳定的电力。

由于蓄
电池具有良好的蓄积性能，因此被广泛地用于风力发电领域。

近几年，蓄电池蓄
能技术得到了迅猛的发展，为了提高其运行寿命，采用双时间尺度协同控制方法，可以有效地抑制风力发电的功率波动，保证其在风力发电系统中的应用。

另外，
为了降低系统的运营费用，开发一种以多块电池为主体的大规模电池蓄能设备，
该设备采用双层控制模式来调整风力发电的功率，从而形成了一种双电池蓄能技术，该技术包括两个蓄电池，分别对其进行充电和放电，在实际风力发电功率大
于电力系统调度功率时，该蓄电池就会一直处于充电状态，而在实际风力发电量
小于电力系统调度时，该充电蓄电池就会停止工作，而放电蓄电池则会根据实际
风力的变化来调整两种不同的蓄电池的充放电状态，从而可以避免单一电池设备
的状态转换。

2.3混合储能
目前，我国已经在全球范围内投入了大量风力发电的研究资金，国内各企业
踊跃参与到相关研究中，但大多数企业只是把蓄电池用于存储风能，忽略了它的
其他优势与特性。

在实际的应用中，蓄电池难以拥有较高的功率密度，使用寿命
较短，需要频繁采购蓄电池，导致相关企业在储存风能时的初期成本投入较大、
性价比较低。

当蓄电池损坏时，至少需要15～30d进行维护，不仅工作量大，人
力成本投入也较大，处理不当还会造成严重的环境污染，不利于风力发电的长久
发展。

综上所述，可以使用有源或无源结构实现蓄电池与超级电容相互结合，以
并联方式达成优化升级，从而构建新型混合储能方式，提升储能综合强度。

而且，将有源与无源这两种结构灵活应用于实践工作中可以让蓄电池当前的储能工作得
到有效优化，并稳定延长使用寿命、降低过多成本支出、提升混合储能技术性、
提高后续使用中的经济效益，让风能高效地转化成电能，达到科学储能的效果。

由此可见，混合储能够稳定经济效益，对进一步推动我国风力发电、探索其他能
源储能具有重要价值。

2.4化学储能技术
化学电池储能技术是人们日常生活中最常见的化学储能技术，可以利用电池
中化学元素离子流动时产生的放电现象，使电能与化学能相互转换。

化学电池储
能技术是现阶段最容易控制、具有较高可靠性的储能技术。

电池材料不同，储能
效率有较大差别，在实际使用过程中，需要根据相应的需求选择对应的化学电池。

例如，现阶段锂电池的综合效率约为85%，充放电效率和可靠性较高，得到了市
场的充分肯定。

但锂电池的生产成本较高，而且电池容量与电池体积有直接关系，因此多用于容量较小，需要为相关设施、设备提供应急电源的情况。

更为常见的
是铅酸电池，其开始应用时间较早，技术更加成熟，但循环寿命较短，而且废旧
铅酸电池很容易带来严重的环境污染。

此外，还有钠硫电池、液流电池、金属空
气电池等化学储能电池。

此类储能电池尚处于发展阶段，建设成本较高，电池的
稳定性和安全性得不到保障，其应用远不如铅酸电池和锂电池广泛。

结语
总之，在新能源电力系统发展中，储能技术的应用是确保电力系统稳定可靠
运行的关键。

技术人员应该加强对储能技术的研究，利用先进的技术、设备和材料，实现对电力系统中过剩电能的高效储存，为调峰、故障应对等提供良好支撑。

合理应用储能技术，可以保障新能源电力系统的运行效果，可以在满足社会用电
需求的同时，迎合可持续发展理念的要求，实现资源、经济和社会的相互协调。

参考文献
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