摘要：随着全球经济的快速增长，衍生出的可用资源过度开采，出现环境问题，使得很多不可再生资源的短缺，造成资源浪费，也对环境造成了破坏，环境问题日益严重，进而全球对于新能源的开发研究投入了大量的人力和物力，一些新能源得到了快速发展，最具代表性的就是风电作为新能源的开发研究已经具备相对比较成熟的技术力量，普遍得到了推广使用，但是风电存在一个较难攻克的技术难点，就是风电比水电、火电更加难以控制，对于储能技术的研究能有效解决风电并网中对电网系统的冲击，进而提高电网对风电接纳的能力。本文通过对风电并网中存在的问题以及目前储能技术在风电并网中的现状，制定与其相匹配应用的研究进展，为其提供参考依据。
关键词：风电并网；储能技术；现状问题；应用研究；并网运行
随着工业的大力发展，资源一度出现开采过度，造成能源的浪费，环境的污染，因很多能源不具备再生性，致使现在很多能源出现短缺，新能源的开发研究对于现代人们的需求来说是未来趋势，尤其是风电资源的大力开发，风力发电属于可再生能源，不会造成污染，取之不竭，投资成本相对较低、收益良好，风电在我国对于其他新能源而言备受重视和推广。但是目前，风力发电也存有一定的被动性，间歇性、不稳定性和不确定性较为明显，风力发电有时供不应求，有时资源过剩无法完全使用，这是大规模的风电出现的现象，对于风电并网也会给电网系统的安全稳定性带来威胁，储能系统能有效避免风力发电的不稳定性，进而提高风电场输出功率的稳定性和可控性，为国家能源结构做出很大的补充，改善提高了电能质量。
一、当前现状风电并网存在的问题
为了减少不可再生资源的开采使用，进而减少对环境的污染破坏，实现能源的科学合理开发利用。对于风力发电，我国在风能资源较为充足的地区建立了风力发电厂，不同于传统的煤炭发电，对环境不会造成污染，同时能为人们用电提供便利，舒缓国家电力紧张，带来一定的经济收益。但是其存在的间歇性、不稳定性和波动性、较难控制等特殊性一直困扰着风力发电的进一步发展，对于风电并网问题也急需解决。
一是目前我国风力发电建设规模较大，相对比较集中，在开发利用的过程中，难以抵抗其自身特性，一直受到其间歇性、波动性和不稳定性等因素影响，对于电力系统中输出稳定性也造成相关影响，风电并网会由于这些因素的影响，进一步产生影响电压稳定和频率稳定，也会因为风电发电比例的增高而增大对电网稳定的影响，进而出现电压和频率波动较大，超出规定允许的范围，对于电网输出造成很大的影响，风电大面积脱网存在电压和频率近乎崩溃的现象；
二是风电并网主要采用的是风电机组和电力电子的接口形式，动态响应和其他传统发电电机有明显不同，其中最为明显的就是与电网连接的接口的距离较远，显得接口较弱，出现供电故障或者实现稳定供电以及实施的保护措施等都难以快速有效实现，进而影响了电力系统的安全稳定，一般小规模的风力发电对于电网系统的影响不大，较大规模的风电场对于电压不稳，出现波动，引发电网系统的安全稳定运行，提高电能质量还存在差距。
三是风电并网中会出现电力系统公共连接点（pcc）电压跌落现象，使风电机组出线过电压、过电流，所带来的冲击会造成风电机组的损坏，一旦出现电网故障，风电机组将从电网中自动解列，其对整个电网会造成一系列问题，由其是风电占比较高的电网系统里面，风电机组的解列直接影响力电网安全。所以为了支撑电网正常运行，风机采用低电压穿越技术，要求在625ms时间内，风电机组电压跌落时保持并网状态还一直向电网提供无功功率。
二、对于风电并网中的储能技术现状探讨分析
1.加强风电系统的高电压、低电压穿越能力。在风力发电供电系统中，高电压、低电压穿越能力是相对比较难攻克的技术难题，直接影响了电力系统的安全稳定的运行，所以要加强风电系统的高电压、低电压穿越能力，通过大量实践和资料证明，可以从风机单机方面和风电场层面进行提升其高、低电压穿越能力。另外，对于风电机组可通过改进控制策略，增强高、低电压穿越能力，主要适用于故障电压不太明显的情况下，一般不需要增加额外设备。同时，也可增加其他硬件设备使用来提高低电压穿越能力，虽然成本有所增加，但能保障电网系统安全稳定运行，一般适用于较大规模的风力发电厂。
2.有效控制功率的不稳定和波动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了实现风电并网后安全正常运行，解决和控制风电波动能有效提高电网的稳定运行，随着科学技术得到不断的提升和改进，我国对于此项工作的研究已经取得了一定成果。主要的研究也是体现在单机和风电场上，采取的办法一般是在风电并网运行中引入电力电子接口，实现其余有效控制策略的相结合，减少频率波动带来的影响，有效抑制风电输出频率的波动。
3.实现系统频率控制。针对大规模的风电并网，风电输出电力对于电网的波动有较强的响应，很难实现电网中的调频，所以通常情况下，为了实现电网中有功功率的均衡，也就是实时平衡，需要在风电并网中接入一定容量无功补偿装置，同时随着电力电子接口在风电并网中的实际应用，有效推动了电网功率的调节，实现了风电并网系统频率的控制，提高了风电的电力输出质量，取得良好效益。
三、储能技术在风电并网中的应用进展
1.日常储能技术的分类。随着现代科技化的不断进步发展，储能技术已经取得了很大的提升，储能技术已经分为物理、化学、电磁和相变四大类。先现在将四类储能技术的特性以及适合应用的场合进行说明，物理储能技术主要包括抽水蓄能和飞轮储能等；电磁储能技术包括超导磁储能以及超级电容储能等；化学储能技术中包括铅酸电池、锂电子电池储能等；相变储能技术包括冰蓄冷储能、相变建筑材料储能等。但是在针对风电并网的使用，要依据风电并网的场合和容量需求进行不同的选择，又因为其成本造价不同，抽水储能成本相对来说较低且储能容量大，相关的技术成果比较成熟，广泛用于调频。
2.储能技术在低电压穿越中的应用。目前风电并网中的低电压穿越问题亟待解决，其的存在主要影响风电并网的稳定运行，为了提高风电并网电力系统中的低电压穿越能力，大都采用的是风电单机或者风电场两个层面进行控制和改善，前面已经提到过，对于单机虽不需要添加额外设备但是不能从根本上解决问题，无法达到风电机组对过电压、过电流控制能量不平衡带来的问题，只能针对相对电压比较稳定的环境。一旦发现无法控制就需要进行硬件设备添加改造，有效提高低电压穿越能力，虽然增加成本，但是效果明显，是目前比较推广和常用的技术。
3.储能技术对电网电能质量提高方面的应用。电网系统需要在安全稳定的环境下运行，一旦受到波动影响，要具备很强且快速的恢复机制来到达稳定运行状态，最关键的核心问题就是电力系统瞬间功率无法达到平衡。储能技术的应用主要是为了解决功率失衡带来的一系列电网系统问题，能快速反应，保护电网系统的稳定运行。在风电并网运行中，出现较大的干扰造成功率失衡，最有效的控制方法就是利用储能系统对同步发电机功角和风电机组转速变化进行控制，较小的干扰造成的功率失衡，依据出现的特征，进行判断分析，解决干扰因素的存在，恢复电网系统的正常稳定运行。因此，储能技术对于电网系统的保护和提高风电系统稳定运行有重要作用，在储能系统参数配置上我们还要进一步深入研究，提高整体应用水平。
4.储能技术对风电并网电力系统的经济分析。针对储能技术在风电并网中的应用，需要构建储能系统，寻求最合适的储能技术，增加储能能量，将电力电子接口用在合适的位置，设置需要控制的目标，建立科学的数序模型，实现储能系统的深入应用研究，同时也要注意电力电子系统中的控制策略，未来电力系统中的电力电子接口功能将实现多样化，不再是单一形式，会大大的改善和降低风电波动和不稳定性带来的影响，储能技术的应用在风电并网中很关键，特别是对弃风严重地区的电量收益起到保障作用，占据相当重要的地位。
结束语
综上所述，风力发电是目前全球应用比较成熟的新能源发电技术，对于环境没有污染且可再生，实现了新能源的开发应用也增加了经济收益。本文通过对风电并网中存在的现状问题分析，找出关键点的问题所在，采用储能技术，有效控制风电并网中的波动和不稳定因素，实现电力电子接口的多样化，采用储能技术，改善并提高了电网系统对于功率失衡后恢复功率的速度，提高了风电上网的电能质量，实现了风电并网中储能技术应用。未来，在不同区域储能技术的应用会出现在更多更适合风电并网中，优化储能系统，进一步实现储能系统的协调和控制。
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[4]白俊文.风电并网中的储能技术研究[J].农村电气化,2018,(12).
论文作者:王卫东
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/24
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