储能技术在风力发电系统中的应用.txt

1、储能技术在风力发电系统中的应用.txt不相信永远,不拥有期待,不需要诺言当你不能再拥有的时候，唯一可以做的，就是令自己不要忘记。王子之所以能口奂酉星目垂美人是因为王子用心了 我能口奂酉星什么本文由liuxycn贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。储能技术在风力发电系统中的应用摘要： 阐述了储能技术的原理和特点，具体介绍了飞轮储能、超导储能、蓄电池储能和超级电容器储能在 风力发电系统中的应用；分析了各种储能技术的优缺点和应用前景；指出了 储能技术是 可 的 ；介绍了 系统的 特点和 优 技术的 。 ： 风力发电系统；储能技术； 系统 中 分 ：

2、 TM614； TK82 文献 ： A 文 ： 1671-5292 2009 06-0010-06 0言 能源，到 2020 currency1我风力“机容到 1.5 fi kW，超fl电力 “机容的 10%。 电 的 发风电的”远 ， 风电出 的可 ，是目前风力发电技 术的要发 。风力发电技术 储能系统，能有 风电 ，出电，电 能，是 风力发电 、 风能用的 技术和 。 电力电子 、 的发 ， 飞轮储能、 电池储能、超导储能和超级电容器储能 中 储能技术 了” 的 ， 了储能技术的应用 ， 特是在风力发电中到了要用。 储能系统一由 分 ： 由储能 件 件 的储能“和由电力电子器件 的 系 统

3、 PCS 。储能“ 要 能的储 和 ；PCS 要 电 、 和 能。 1 储能技术的分 和特 储能技术有理储能、电储能、电 储能和相储能 4 。理储能 要有飞轮储能、 蓄能和 气储能 ； 电储能 要有超导储能 ；电 储能 要有蓄电池储能、超级电容器储能和燃 电池储能； 相储能 要有冰蓄冷储能 1，2。 1.1 飞轮储能系统 飞轮储能 FESS 是一种机械储能 ，其基本原理是电能 飞轮 的 能， ”期蓄 来， 需要时再飞轮 的 能 电能，供电力用户使用。 强度碳素纤维和玻璃纤维 、 电力电子 技术、电和超导悬浮轴承技术了储能飞轮 的发 。飞轮储能的 密度于 5 kW/kg， 能密度超fl 20 k

4、Wh/kg， 于 90%，循环使用寿命” 20 a，工温区为-4050 ，无噪声，无污染，维护简单，可连续工。若通fl积木 后， 飞轮 储能可以到 MW 级，出持续时间为数分钟乃至数 时。飞轮储能 要用于不间断电源 UPS /应急电源 EPS 、电 峰和频 ，外不少 研机 已储能飞轮 风力发电系统3。 文献4用飞轮储能电池 代传统的柴油发电机和蓄电池来 当孤岛 风力发电系统中的电能 器和 储 器， 建立了系统的电 前馈 数 ， 验 果表明，这一 法能有 改善电能， 解决 风力发电机的出 与负载吸收的 相匹配的问题。 美的 Vista 公司飞轮 到风力发电系统，全程 峰， 飞轮机 的发电 为 3

5、00kW，容 储能飞轮的储能为 277 kWh，风力发电系统的电能出能经济能良好。 中 院电工研究所已经研 出飞轮储能用 速电机； 华北电力 研 出储能 2 MJ、 发电 10 kW 的准悬浮飞轮储能“。 飞轮储能技术正在 机发 ， 其难点 要集中在 子强度设、低 耗轴承、安全防护 面。 1.2 超导储能系统 超导储能系统 SMES 用由超导线 的线圈，电供电励产生的能储 来，需要时再 储 的能送回电。 超导储能技术的优点： 可以”期无损耗储 能， 能返回 很 ； 能的 速度快， 送时无需能源形 的 ，响应速度快 ms 级 ， 96% ， 比容 110kWh/kg 和比104105 kW/kg

6、 ； 用 SMES 可 电电、频 、有 和无 ，可 与电力系统 的 时容能 和 。 20 90 currency1代， 在 超导储能技术已 应用于风力发电系统5， 6， 7。 中 院电工研究所已研 出 1 MJ/0.5MW 的 温超导储能“。 华 、华中技 、华北电力 在 超导储能“的研究。 文献5 用电 为 SMES 有 信，在改善风电 面具有优良的能。 SMES 的发 点：基于 温超导 导体，研发 于 温区 的 MJ 级系统； 解决 体 力 问题；与 电技术相 ， 一 低 和本； 系统 分 SMES 其 有 和 护 。1.3 蓄电池储能技术 蓄电池储能系统 Battery Energy S

7、torage System，BESS 要是用电池正负 的 原应 电，一由电池、 器、 “和设currency1 安全、环 护设currency1 。目前， 蓄电池 储能系统在 分 发电中应用 为“。 所使用 的不，蓄电池可以分为fi电池、fl 电池、fl电池、子电池、 NaS 电池、 电池 8，9。 1 fi电池 fi电池应用在储能 面的， 技术为 ”， 以密 维护产为 ，目前储能容已 20 MW。fi电池的能密度 中， ， 本低，可好，技术 ”，已“应用于电力 系统。基于密 的fi电池具有 的 可， 在环响的 已不明 ， 数 currency1之后的电池的无 理和不能 度电的问题， 使其应用

8、 到一 。 2 fl电池与fi电池相比， 为 电池的fl电池具有容、 、 循环 数 的特点， 。fl电池是密 维护电池， 不 、 、 有 ，正 使用fl程中不 产生 有。北 2008 currency1 使用的 电 用fl蓄电池为电源。fl电池的自电速度明 于fl 电 池，需要 期 全 电。 的是，fl电池有在 电 电时具有 8090 kWh/kg 的 比 能出，在电 电 出时， 其能密度 至 40kWh/kg 或 低。 3 子电池 子电池比能/比 、自电 、环 好， 由于工 和环温度 因素的响，系统指 不到单体 ，使用寿命是单体电池的 分之一，至 分之一。容集 的技术难度和 生产维护 本使这

9、种电池在 期很难在电力系统中 应用。 fi 电池是 有前的电池。 fi 的单 不 ， 其 本在 种电池 中是 低的， 环无污染。 fi 比 其 的体积要， 本低， 储能系统。4 电池 和 电池 为、 、具“ 发 前景的容电力储能电池。目前 和电池均已 商业 ，MW 级 和 100kW 级 电池储能系统己试验示范阶段10，11。 储能电池是在温度 300 左右 电的 温 储能电池，负 活为金属，正 活为 态 。 迄今为止， 有日本 瓷公司 发出 储能电池系统。 电池系统在电力系统和负荷侧 应用 100 余套， 容超fl 100 MW，其中近 2/3 用于负荷。 日本 NEDO 持的八仗岛风力发电

10、机 用 电池储能来和 出 。目前， 电池已 日 本列为政府 的风力发电储能电源， 有具体的推 。 海电力公司正 不容 级 101 000 kW 的 电池系统的研， 用于 UPS/EPS，力 掌握核 心 件 currency1技术，建立 准和范， 块 、 生产。 5 全钒 电池 电池分 种体系， 其中全钒电池是技术发 。全钒 储能电池 Vanadium RedoxFlow Battery， VRB 是具有不 态的钒子溶 分为正 和负 的活， 分储 在各自的电解 储罐中。 在 电池 、电 验时，电解 通fl泵的用，由外 贮 罐循环分 经电池的正 室和负 室， 在电 表面发生 和原应， 电池的 电1

11、2，13。 电池的储能容 决于电解 容和密度，配相当灵活，需增电解 容积和浓度即可增储 能容， 可以 度 电。 日本住 电气、加拿 VRB 公司 全钒 电池储能系统的商业 发。在日本共有 15 套全钒 储能电池系统 示范 ， 其中北海道的一套 为 6 MW 的全钒 储能电池用于 30 MW 风电的 频和 峰。 “ 五”期间，中 院连 理研究所发出 10 kW 全钒 储能电池系统。2008 currency1， 中电 力 研究院研发用于风电的 100kW 级储能系统， 核其 的可和耐久。表 1 列出了 种 要蓄电池的基本特。 1.4 超级电容器储能技术 超级电容器 Supercapacitor

12、是 电 双电 理论研 ，可供强的脉冲 ， 电时 于 理想 状态的电 表面， 电荷吸 周围电解溶 中的 子， 使其附于电 表面， 形 双电荷 ， 双电 电容。 超级电容器储能系统(SCES) 经 3 代数 10 currency1的发 ，已形 电容 0.51 000 F、工电 12400 V、 电电 4002 000 A 的系列产，储能系统的 储能到了 30 MJ。在电力系统中 用于 时 间、 的负载和电能 峰值 ， 在电跌落和瞬态干扰期间供电 14， 15。 日本松下、EPCOS、NEC，美 Maxwell、Powerstor、Evans，法 SAFT，澳 Cap-xx 和韩 NESS 公司的

13、产， 乎占 了整个超级电容器市。 2005 currency1， 美加福尼 州建了 1 台 450kW 的超级电容器储能“，用以减轻 950 kW 风力发电机 电送 的 。 2005 currency1， 由中 院电工所承担的“863”项目， 完 了用于光伏发电系统的 300 Wh/1 kW 超级电容 器储能系统的研究发工。 文献16出了一种串、 联 超级电容器储能系统应用于基于 发电机的风力发电系统的思路， 该储能系统可时双、 范围、 快速 有 和无 ， 很好 改善了风电的电能和 。 1.5 其 储能形 除了述的 种储能 外, 在电力系统中应用 的储能 ，有 蓄能、 气储能和燃 电池储能 。

14、 蓄能“Pumped Hydro Storage 在代电中 用来 峰， 在集中 发电中应用 。 理 条件 ，绝 数风电不具currency1建 蓄能电站的条件。 气储能 CAES 是一种 峰用燃气轮机， 于样的电力出， 所消耗的燃气要比 燃气轮机 少 40%。100 MW 级燃气轮机技术 ”， 用渠 超导热管技术可使系统的能 到 90%。容 和复 发电 一 低 本。 分 能系统的发 以减 储气库容积和 储气力至 1014 MPa 的需要，812 MW 微 气储能系统 micro-CAES 已 为研究热点17。 美爱荷华州的 CAES 蓄能项目 用风能和低谷电 来驱 机 ， 气 至 下 ，发电

15、“机容为 200 MW，风能发电“机容为 100 MW。 燃 电池是燃 的 能接 为电能的“。为了 气为能源载体的应用，必 解决的 廉 、安全 储以应用这 3 个问题。未来能的“应用很可能改风电的职能， 风 电可能 为 的 厂，为燃 电池电站燃 电池汽 供。目前，燃 电池 很昂 贵，距应用有很”的路要走。 2 各种储能技术在风力发电中的应用前景分析 在各种储能技术中， 蓄能和 气储能比 用于电 峰； 电池储能和相储能比 用于中 储能和用户需求侧管理； 超导电储能和飞轮储能比 用于电 频和电能 障； 超级电 容器储能比 用于电 汽 储能和 储能。 1、 2 是 美电力储能协 供的 给出的各 种储

16、能技术的 、能和 本比。本fl 是 储能技术在风力发电中推“应用的共问题， 能 和 低 本是今后储 能技术研究的要 。 风力发电的不断发 和普， 各种储能技术的发 ， 储能技术在风 力发电系统中到 加“的应用。 在风力发电中， 储能 的选择需 额 、桥接时间、技术 ”度、系统 本、环条件 种因 素。风电的储能 先要 电能管理 能，超级电容器、 速飞轮、超导、 和 电池储能系 统能使风电的出 ，在外 电 障时能 供电 ， 维护电 ；其 ，fi电池、 和 电池储能系统具有 峰 能，比 风电的储 。 用超级电容器和蓄电池、超导和蓄电池、超级电容器和飞轮 储能系统， 能 电能 管理和能管理， 储能系统

17、的经济，是比可 的储能 。外已经 这 面的研究18， 19。3 系统 系统 PCS ，是 储能单 与负载之间的双能传 ， 储能系统接电力系统的要设 currency1。 储能“所 的不，PCS 要有以下的 形 和 3 20。3.1 单台风机 侧 联 PCS 单台风机 侧 联 PCS 的优点是可以用风电机 有的 单 3a 。 于驱 的永发电机， 电通fl全 后接电， 储能单 通fl PCS 联于 线侧， 可以与发电机共用 DC/AC 单 ， 与电的联接。 于双馈风力发电机，PCS 可以 联在 子 线侧， 这时需要加侧 器 DC/AC 的 ，以于储能单 的 回馈到电。3.2 风电 侧 联 PCS

18、PCS 的安“一在风电出口 的低侧 3b 。 台风机所 的风速不， 风电自 具有一 的 能， 用风电 侧 联 PCS ，PCS 的 有所 低， 需要双 AC/DC 器；储能单 集中，于维护和 容。 3.3 风电 HVDC 电 侧 联 PCS 风电通fl电源 (VSC-HVDC)电 。由于 VSC-HVDC 系统具有立即导通和立即 断的 ， 通fl 的和 ， 侧电 值和相 的 ， 到 立 有 和无 的 目的， 站不需要无 、不 在 相 问题。这 特点使 VSC-HVDC 技术在连接风电 面具有一 的优 ，特 用于需要”距传的海风电的 21。 PCS 联在 VSC-HVDC 系 统的 线 3c ，

19、通fl 储能单 的 电 ，使其 风能的 ，使风电通fl 电到电的 。 3.4 储能系统 PCS 用超级电容器和蓄电池 储能系统的 PCS 要有 2 种 ： 一种是 通fl DC/DC 联于 线侧； 一种是通fl蓄电池单 的 当串 联，蓄电池接 联在 线， 了一 DC/DC 器 4 。文献19超级电容器和全钒 电池用于 PMSG 侧储能， 超级电容器用来 理瞬时 问题， 低全钒 电池容 55%， 减少全钒 电池 度电 数 8%， ”了电池寿命，减低电池损耗15%， 了系统 。在超级电容和蓄电池的容匹配和 ， 需要 一的研究。 4 研发 储能“其配套设currency1， 使之与风电/光伏发电机

20、容相匹配， 持 电状态的 速 ， 系统的安全 ，已 为可再生能源 分用的 。 风力发电系统的不断发 ，各种储能 技术的发 ， 代 温超导储能、 速飞轮储能、全钒 和 储能、超级电容储能 技术 到 加“的应用。目前， 电力储能系统推“应用的 障 在于外少数 业的技术断， 由 其 。要推 电力储能系统在电中的 应用，一掌握自 产，使其 下 ； 政府的政 励 和金推 。果能 电力储能系统产 ，使其 本到或接近应用 ，currency1么风电 电力储能系 统的需求 速加。 储能技术在风力发电系统中到“应用，时，先 的电力电子技术和 技术 到发 与应用。 文献： 1 “文，明，来 .储能技术在电力系统中

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