摘要：想要储存风电系统产出的电能，需要在风力发电系统中引入储能技术。储能技术可以实现电力供应的高稳定性，进而为风力发电的推广与普及提供技术保障。文章首先列举了常见的几种储能技术，然后就具体应用进行了探究，以期加强技术人员的专业知识储备。
关键词：储能技术；风力发电系统；电能
引言
在社会用电需求激增的情况下，我国在资源节约和环境保护等方面所承受的挑战也在不断加剧。为了有效缓解用电紧张，消除旧能源发电产生的损耗，一系列性能发电技术应运而生，风力发电则是其中非常重要的一种形式。在风力发电系统中，电力储能技术是保障电力输送稳定性的重要手段，对提升发电效率具有不可替代的作用。文章将对电力储能技术及相关应用做深入探究。
一、常见电力储能技术简介
（一）超导磁体储能技术
该技术依托于超导磁体储能装置来实现。其中由超导体材质所制成的线圈承担介质功能，能量储存形式为直流电所形成的感应磁场[1]。由于该技术并不需要将电能转化为其他形式的能量，因此具备良好的动态性，便于在短时间迅速提升发电功率。但由于储能装置的储能时间还没有得到有效延长，因此储存电能的实际容量较小，目前多使用于功率补充或功率调节之中。该技术能够有效提升电力系统的稳定性。
（二）飞轮储能技术
该技术的工作原理是，装置内的圆盘会在电力驱动下发生旋转，将输入的电能转化为旋转时的动能，而这些动能都被储存在了质量块之中，如果有电力供应方面的需要，发电机就可以在飞轮驱动下开始发电。
该技术储存电能的时间可达到数小时，储存电能的容量适中，具有较强的动态性，能够在短期内释放超大能量，通常被用于调节电力系统的频率。
在飞轮储能技术得到广泛使用的情况下，不论是短时储能系统还是长时储能系统都得到了一定程度的功能弥补，因而该技术还可以用来补偿发电功率，促成快速的短期变化。
（三）超级电容量储能技术
该技术的工作基础是电化学双电层理论[2]。该技术能够在短时间内迅速释放超大强度的脉冲功率，在充电阶段，电力表面的状态能够得到保护，而且电极表面也会附着上异性离子，因而可以为形成双电荷层。
从结构上来看，该技术所对应的储能装置并不复杂。从安全性的角度来看，该装置在工作时并不会产生任何有毒物质。从工作效率的角度来看，该装置需要花费的充电时间较短，而产生的电流则较大，电流大小也不会受到放电循环次数的影响，但是在充电阶段，该技术对电压的要求十分严格，而与之相反的是，单个超级电容的电压相对来说较小，因此该技术通常用于抵抗大功率的波动情况，进而稳定整个供电系统的平衡。
（四）蓄电池储能技术
该技术实现充放电功能依赖于发生于电池正负极的氧化还原反应。实现该技术需要以下三部分元件：首先是电池，其次是控制器，最后是逆变器。目前，该技术是应用频率最高的储能技术，从氧化还原反应所采用的化学物质来看，蓄电池储能装置使用的电池类型可分为以下几种：一，铅酸电池；二，锂离子电池；三，钠硫电池。
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（五）其他储能技术
除上述电力储能技术外，常见的电力储能技术还包括以下几种：
一，抽数储能技术。该技术多用于集中发电和电力峰值调控等环节，由于该技术需要一定的地理条件，因而适用性较差。
二，压缩空气储能技术。该技术同样可以用来调峰，而且能量的转换效率较高。
二、风电系统储能技术的具体应用
（一）氢燃料储能技术的应用
氢燃料储能技术的工作原理是将燃料中的化学能转换为电能。该技术对应的储能装置对电能储存容量没有任何限制。目前，有两类燃料使用频率最高，第一个是固体氧化物燃料；第二个是质子交换膜燃料。接下来对两种燃料对应的技术和装置进行分析。
质子交换膜燃料储能技术的工作流程如下：燃料气体会和氧气经由通道进入装置的正负两级，然后从膜电极部位的扩散层转移至催化层。此时氢气会在催化剂的作用下分别成电子、水与质子，三种物质分别会以不同的路径到达阴极，然后与氧分子产生作用，最终生成水分子。
氢燃料储能技术是一种能够长期储能的技术，可以通过液化、压缩以及金属化等方式实现氢气储能。目前氢储能装置有三大部分：一，燃料储能装置；二，电解槽；三，氢储罐。当风力携带的能量较多时，电解槽会开始进行电解水操作，生成氢气并储存在氢储罐内；当容量储存超出限度后，会将电力转移至负载之中。如果电力供应不足，燃料储能装置就会工作，通过氢和氧发生反应来生成电能并提供给负载。
（二）混合储能技术的应用
从现实情况来看，蓄电池储能技术是我国使用范围最广的电力储能技术，但是该技术对应的储能装置存在以下特点：一，不具备较高的功率密度；二，使用寿命并不长；三，维修起来工作负担较重；四，对环境会造成一定的污染。相比之下，超级电容器储能装置能够有效弥补上述漏洞，因此可以将多种储能技术进行联合使用，构建混合储能装置。
将上述两种装置在结构上并联在一起进行应用，可以有效优化整个充放电过程，增加装置的使用寿命，在实现了技术突破的同时还能满足经济适用性。
（三）碳纳米管超级电容器的应用
超级电容器储能装置的主要组成部分有四个：首先是电流采集装置，其次是电解质和电极板；最后则是隔离物。该装置可以极化电解质来实现电力储能。和蓄电池一致的是，该装置能够在充电时将电荷以离子的形式保留下来。该装置的电极材料则具有不同的类型，其中以将碳纳米管作为电极材料的储能装置不仅表现出了化学方面的高稳定性，而且导电性能和机械强度也十分优异[3]。该类型的储能装置可以实现数十万次的充放电循环，不仅循环效果极佳，而且可靠性较强，并不需要人工维护。
三、结束语
在风电系统中引入储能技术能够将生成的电能储存起来，用于更加稳定的发电，对提升风险系统运行水平具有较强的现实意义。因此，相关技术人员首先需要了解目前已经出现的多种常见电力储能技术，其次还要根据风电系统的特点和运行状态来选择合适的电力储能技术及装置，进而完善风力发电技术，加强供电保障。
参考文献
[1]董爽.储能技术在风力发电系统中的应用[J].山东工业技术,2016 (1):200-200.
[2]辛乳江,魏勇.浅议储能技术在风力发电系统中的运用[J].低碳世界,2017(1):45-46.
[3]张庆伟.风力发电系统中储能技术的应用研究[J].科技资讯,2015, 13(26):5-6.
论文作者:刘龙龙,曹征,张岩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：储能论文; 技术论文; 装置论文; 电能论文; 燃料论文; 电力论文; 风力发电论文; 《电力设备》2019年第20期论文;