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摘要：风能是现在社会发展中一种很重要的再可生能源，风力发电是对其进行利用的一种有效途径。通过储能技术的应用，可以有效优化现在的风力发电系统，促进风力发电的稳定性与可靠性。本文从超级电容器储能系统、超导储能系统以及飞轮储能系统三个方面介绍了不同储能技术的特点以及在风力发电系统中的应用成效，在此基础上，对储能技术在风力发电系统中的应用前景进行了分析，旨在为储能技术的研究与应用提供参考。
关键词：储能技术；风力发电系统；应用；应用前景
随着社会经济的快速发展，对资源的需求进一步增大，资源短缺成为一个不得不重视的问题。在这种形势下，可再生能源的开发与利用成为现在社会的焦点，其中风能占到了42％。风力发电技术无论是在成熟度上还是经济效益上都有很大的优势，近年来更是得到了大力的推广与应用。但是由于风力本身缺乏稳定性，具有较强的随机性，所以在一定程度上限制了风力发电的发展。为了解决这个问题，储能技术逐渐被应用到风力发电系统中，并起到了良好的效果。
1.风力系统中应用的储能技术
1.1 超级电容器储能系统
超级电容器储能系统是一种主要依靠电化学双电层原理研制出来的储能系统，这种储能系统能够为风力发电提供非常大的脉冲功率。由于超级电容器储能系统的充电是在理想化状态下的电极表面进行的，电荷能将其附近电解质溶液中的几乎全数异性离子吸附到电极表面，形成双电荷层，从而构成超级电容器系统的双电层电容。到现在，我国关于该储能系统的技术研究工作已经进行了十年有余，形成了较为系统化的技术体系，也开发出了一系列的技术产品，其中有些储能系统的储能量已经可以高达30MJ。因此，超级电容器储能系统应用于风力发电系统时，主要应对那些功率较大、时间较短的平滑负责以及电能质量达到高峰值的功率场合。这种场合常常会出现电压在极短时间内突然跌落或是收到干扰的状况，影响风力发电系统的正常运行，而超级电容器储能系统的应用可以有效避免这种故障的发生，提高风力发电系统的供电质量[1]。
1.2 超导储能系统
超导储能系统的工作原理是利用以超导线制作而成的线圈，将发电系统供电中所产生的磁场能量暂时性地储存起来，根据系统的运行状况，在有需要时将这些能量返还回去。近年来，这种储能系统在风力发电系统中得到了广泛的应用，其优势主要有以下三点：1）利用超导储能技术进行能量的释放时速度很快，且在输送能量的过程中省去了能量转换的环节，比容量以及比功率都有所提高。对能量的响应速度快，且在很大程度上提高了能量的转换效率。2）相对于其它储能系统，超导储能系统在储存的过程中只会产生很少的能量损耗，对能量的储存率很高。而且，在对能量进行输送的过程中，送回率也很高。3）现在市场运行的超导储能系统一般都采用了超导磁储能系统，使电压、频率以及有功功率、无功功率的调节更加便利，更加准确。而且，也可以利用储能系统以及风力发电系统中的实时功率和能量转换过程中的补偿[2]。
1.3 飞轮储能系统
飞轮储能技术主要靠机械运动的方式进行储能，其工作原理是将电能转换成飞轮进行机械运动中的动能，并将能量以这种形式长期储存起来，等到发电系统中有需要的时候，再经过能量转换将动能化为电能，供用户使用。随着大功率电子电力变流技术、玻璃纤维材料技术以及超导磁悬浮轴承技术等的发展，飞轮储能技术也在不断改进和完善。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现在，飞轮储能的能量密度已经超过了20kWh/kg，功率密度超过了5kWh/kg，而且，在能量转换的过程中，对能量的损耗量特别小，其转换效率已经达到了90％以上。同时，飞轮储能系统在运行中几乎无污染物产生，噪音很小，还可以连续长时间工作，很少出现故障，即使有故障发生也很容易进行维修。用搭积木的方法对飞轮储能系统进行科学、合理的组合，可以将系统升至NW级，使系统可在数分钟内完成输出任务，并大大延长其连续工作时间。就目前而言，飞轮储能系统在风力发电系统中的应用主要集中在频率控制以及电能质量保障方面。
1.4 其它储能技术
除了上述储能技术外，在风力发电系统中常应用的储能技术还有氢燃料电池储能技术、抽水储能技术、压缩空气储能技术以及蓄电池储能技术等。氢燃料电池储能主要是通过特定装置将化学能转化为电能进行利用，但是由于氢气燃料在储存、运输中具有一定的难度和较高的危险度，还且提取成本较高，所以尚且没有被大规模应用。抽水储能技术常被应用于电网的调峰工作，现也逐渐被应用于集中式的发电系统。因为抽水储能的工作对环境要求较高，所以其应用受地理条件限制，对于无法建立抽水储能电站的风电场就不能应用该技术。压缩空气储能主要利用燃气轮机进行储能，在电力输出量相同的情况下，利用这种储能技术可以有效减少过程中的燃气消耗量。而且，压缩空气储能系统的能量转换效率也很高，可以达到90％以上。蓄电池储能主要是利用电池正负极的氧化还原反应进行放电和充电，其组成主要有控制装置、电池及相关辅助装置，目前在我国的风力发电系统中应用非常广泛。
2.储能技术在风力发电系统中的应用前景分析
随着科技的发展，储能技术也在不断进步，其中很多都被应用在风力发电系统中，发挥出很大的作用，在不同程度上促进了风力发电系统的优化，提高其运行效率。但是由于一些因素，储能技术的推广收到了一定程度上的限制，影响了它的普及和应用，其中最大的一个问题就是成本过高。因此，提高储能技术的能量转换率以及降低成本就成为以后储能技术在风力发电系统中应用的重点研究问题[3]。
面对着风力发电技术的不断发展与完善，储能技术的应用前景必定是广泛的。风力发电系统在选择储能技术的时候，不仅要考虑该技术的发展成熟度、桥接时间、额定功率从以及环境条件，还要考虑到其系统运行的成本等一系列因素。风力发电系统要想实现良好的储能效果，就要对电能质量进行有效的管理，超级电容器储能、超导储能以及高速飞轮储能等技术都能保持风电场的输出电压平稳，当系统外部的电网运行中发生故障时，还能及时向电网提供足够的电压，有效增加电网运行的稳定性。当风力发电系统运行中需要大规模的储能时，可是使用液流电池储能、新型钠硫储能等技术，这些储能技术具有很强的调峰功能，可以实现大容量的储能效果。另外，除了单个储能技术的应用外，风力发电系统中还可以使用多个储能系统并存的混合式储能技术，如超导储能-蓄电池储能、超导电容器储能-飞轮储能等，不仅加强了对能量和电能质量的管理，还增加了储能系统应用的经济性，逐渐成为现行风力发电系统中储能技术应用的一种可行性方案[4]。
3.结束语
综上可知，储能技术的应用已成为风力发电行业发展的必然趋势。不同储能技术在风力发电系统中的应用有不同的效果，要根据风力发电的具体情况与系统实际需要进行储能技术的选择，充分发挥储能技术的功效。随着风力发电系统的不断改进与完善，要求储能技术也应有所进步，能量装换效率的提高与成本的降低将成为以后储能技术的研究重点，不同储能系统的混合式技术也将得到更多的应用。
参考文献：
[1]李冲，郑源等.储能技术在中小型风力发电系统中的应用[J].节能.2012（01）：44-47.
[2]李长武.储能技术在风力发电系统中的应用[J].科技创新与应用.2012（23）：132.
[3]杨苹，马艺玮.储能技术在风力发电中的应用[J].系统科学与数学.2012（04）：410-417.
[4]战兴江.风力发电系统中储能技术的研究[J].通硅谷.2014（14）：47-59.
论文作者:张雯涛
论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿
论文发表时间:2016/3/1
标签：储能论文; 系统论文; 技术论文; 风力发电论文; 能量论文; 超导论文; 飞轮论文; 《电力设备》2015年8期供稿论文;