基于层次分析法的新能源消纳利用能力优化模型研究

基于层次分析法的新能源消纳利用能力

优化模型研究

山西省清徐县 030400

摘要：新能源发电技术一直以来被认为是我国解决能源危机问题的出路。然而, 利用新能源技术所发的电能总是存在着与电网参数不匹配的问题, 造成无法

并网或并网能力低下。储能系统的出现对解决新能源发电并网问题起到了积极的

作用。进一步推动了新能源发电应用方案的普及和推广, 并有效地解决了分布式

能源集中调配的问题, 使得新能源发电并网能力发生了质的飞跃。

关键词：新能源；储能

一、储能技术介绍

(一) 超导储能技术。

利用超导体制成的线圈通过合理的布局来储存磁场能量所组成的储能系统就

是超导储能系统。由于其所采用的核心技术是超导体, 故其可以实现在功率传输

时不进行能源形式的转化, 可极大提升功率转化效率, 提高电能的利用率[1]。

其电能储备能力也相当大, 可以满足电网系统的实时大容量的能量交换, 其应用

意义相当巨大。但由于其造价较高, 在实际应用中尚未全面推广。若后续通过技

术演进降低成本后, 运用该技术搭建储能系统应用于新能源发电领域将彻底改变

电能并网难的局面。

(二) 超级电容器储能技术。

随着超级电容的出现, 传统的电容器储能技术又进一步得到了技术优化。超

级电容器是基于电化学中的双电层理论运用合适的材料进行结构优化而开发出来的, 其较普通电容器具有更强的储能能力。由于其电极表面可形成双电荷层来进

行充电, 故其能够提供更加强大的脉冲功率, 这对于储能系统来说是非常有利的。

在新能源发电过程中, 一旦出现了电压跌落或者瞬间出现大量的干扰杂波时, 超

级电容储能系统可以很快做出响应, 保持住电能质量有效保证接入电网中的电能

水平[2]。

(三) 电化学储能技术。

铅酸电池一直以来因其大容量及高效的储能效果, 一直以来在备用电源部署

场合得到广泛的应用。随着电化学技术的发展和更新, 锂离子电池、液流电池、

钠硫电池的出现不断提升着储能方面的各项技术指标。其中的液流电池因其具备

着大规模储能的基因, 故在后期的发展和应用中潜力将不可限量。

二、新能源接入电网问题点

(一) 风电、光伏电压波动问题。

在风电和光伏发电项目中, 因其部署的分布性非常广, 且对于自然资源变化

带来的发电电压波动受影响程度较大, 故其成为了并入电网的一大问题点。对于

风力发电系统来讲, 在风口必然存在风力大小及方向经常变化的情况出现, 通过

风力发电叶轮驱动发电机进行运转时, 就会使得发电机转动时快时慢, 这样发出

的电能电压时高时表现非常不稳定。电压不稳定就不可以接入电网, 否则会影响

到整个电网的电能质量。光伏发电同样存在着类似的问题, 因受到光照强弱程度

影响, 其电能转化后电压强弱也会出现不同程度的变化[3]。

(二) 干扰问题。

利用新能源进行发电过程中, 必然存在的问题还有就是干扰问题, 受到自然

环境中不稳定因素的影响, 如沙尘、雨雪、小型动物等对风电、光伏设备的干扰, 必然会对发电后的电能质量产生或多或少的影响。这些干扰产生的杂波, 同样是

不能够送到电网中的, 否则会对整个电网产生很大影响。故其在接入网前, 必须

经过有效的滤波整流处理。

(三) 电能输出过量或不足问题。

电能输出的多少与实际使用情况密不可分, 按需供电是整个发电系统综合调配的结果。故当出现当前所发电量已经可以满足使用了, 而自然环境中仍可驱动风电、光伏设备进行工作时, 就会造成浪费或烧毁后级设备的情况。同样的, 在急需用电时, 遭遇无风天气或阴雨天气造成风电、光伏系统无法有效提供电能的情况, 也会对后级的使用造成影响。如何综合调配整个供需之间的矛盾, 是新能源发电接入网中的一个关键问题, 只有有效调配才能使得新能源发电发挥它的作用。

三、储能系统辅助新能源发电入网能力

储能系统作为协调新能源发电系统和电网系统的一个关键环节, 可以解决大量电网接入问题。在广大的新能源发电领域, 均依靠配备储能系统提高了各系统的工作效率, 使得电能得到了有效利用。

(一) 电压波动补偿能力。

针对前面提到的电压波动问题, 可以通过在风能、光伏发电系统后端先接入储能系统, 通过储能系统将电能临时进行存储, 通过其中的一种稳压系统将电能保持稳定的电压进行输出。将不稳定电能进行稳定的存储, 本身就是一个稳定电压很好的技术思路, 其实施难度也不会很大。大量的实践应用中已经证明了这种布局方式的可行性, 其稳压效果相当显著。使得电能的转化和有效利用能力得到了极大的提升。

(二) 干扰滤波能力。

储能系统的介入, 使得通过风电、光伏等新能源设备所转化来干扰极大的电能进行了先期存储。所存储的电能或稳定于电池中, 或稳定于超导线圈中和电容器中。此时的电能通过存储已经可以消除大量的杂波和干扰, 待这些电能再次释放时, 就可以通过直流与交流转化技术, 稳定输出电能。目前运用的较多的还是电池储能系统, 该系统无论是造价方面还是储能效果方面都有着很大的优势。在此基础上嵌入一些智能控制单元到储能系统中, 根据后级负荷变化的具体情况进行智能化的匹配动作, 能够为匹配电网、提升电能利用率提供更加有利的支持[4]。

(三) 优化能源利用能力。

储能系统不仅仅通过将新能源发电系统的后期电能进行处理, 以达到正常接入电网的效果, 还可以直接影响前级发电系统, 使得其可以更加稳定的工作, 在前期就在一定程度上保证所发电能的初步质量。其原理是将发电系统多余的电能储存在储能系统中, 当后级电能需求增大时, 通过储能系统输出电能辅助前级发电系统运转, 保证输出更多电能。或者当自然条件不能够驱使发电系统达到一定的转速进行工作时, 储能系统通过输出电能辅助其稳定在一定转速上, 有效保证所发电能可以接近电网并网时的电能质量。通过这种方式, 可以很大程度上优化能源的转化利用程度, 对提升新能源发电系统并网效率起到积极作用。

(四) 调控能力。

储能系统在新能源发电并网系统中更重要的是在于其调控作用。作为逐渐独立于新能源发电系统和电网系统的一个单元, 其更重要的是处理好两个系统之间的衔接问题。电网系统因其基于统一的电能标准, 故对于频率、相位等参数均有着严格的规定。然而, 新能源发电系统所产生的电能是不能立即满足的, 故储能系统作为之间的一个媒介, 其主要功能就是将所发电能储存后进行调控优化, 送入到电网系统中。目前通用的技术还是先储存再转化, 利用储能系统来优化所发电能的质量, 这样再进行调控就更加容易, 且能够进一步提高整个系统接入电网的能力。

四、结语

综上所述, 在储能技术的推动下, 储能系统对解决新能源发电系统接入网问题起到了越来越关键的作用。在过去发电系统直接调整后就接入电网的模式中所存在的接入能力问题, 可以通过储能系统进行有效的能力提升。这对于当今新能源发电技术的推广及高效利用有着非同一般的意义, 将在一定程度上彻底颠覆传统的并网模式。后续随着储能技术的进一步优化发展, 必将有一套更加高效的储能系统实现新能源发电系统与电网系统的无缝连接。

参考文献