摘要：对风电发展过程中面临的许多问题进行阐述，通过风电储能技术系统的原理以及应用分析， 阐明风电并网时配合风电功率预测技术和电网调度技术，提高风能的利用率，提高电网的经济性和安全性。期望这些技术能够广泛应用到风力发电输送系统中，提高整个电网中风电所占的贡献率，达到不断优化我国的能源结构的目的。
关键词：风电并网 存在问题 储能技术 应用
1引言
环境污染和传统能源短缺问题日益严重，绿色环保新能源的开发利用已成为全世界关注的焦点。 风电技术作为新能源的应用方式， 在中国发展速度十分迅猛。 风电的发展过程受到很多因素的制约， 较为突出的是风电并网问题。 风电是典型的随机性、间歇性电能，其并网后将在一定程度上造成电网电压、 频率不稳定等负面影响，致使电能质量下降，影响电网健康工作。如果这些问题处理不当，不仅危害电网负载，甚至会导致整个电网崩溃， 给生产生活带来巨大损失，同时也严重影响风电的发展。
2风电并网的问题概述
我国风电大规模建设、高度开发，风电基地集中，电厂之间的关联性强，因此，风电输出波动性和不确定性会对整个电力系统产生影响。此外，由于风电机组的电力输出并网采用电力电子接口，其余常规发电机的差别较大；而风电机组与电网之间现有的控制力较弱， 电网稳定控制系统难以应对风电机组的不稳定性， 也会给整个电力系统的运行带来安全隐患，主要表现为以下几个问题。
1风电功率的可控性问题
风电自身的输出功率有着不稳定性的特点。 在国内，风电的规模大，集中度高，相近的风电场的输出力有着很强的相关性，所以风电出力的波动会给整个电力系统带来很大的影响。其次，现有的风电控制设计一般是假设接入强电网而设计，而风电机组在远距离、大规模的特点下，就与电网系统之间有着相对较弱的链接。风电功率缺乏可控性是导致供电稳定性和充足性等问题的关键原因。
2.2ECS动态响应问题
国内大多的风电机组是通过电子结构并网的，它的特点就是动态响应，与传统的同步发电机有着较大差别，导致了传统电力系统在稳定控制、故障保护等方面的问题难以维护，对整个电力系统的安全也构成了威胁。为了保证大范围的电力系统安全稳定运行，电网公司对风电场在出力波动、无功调节等方面做出了严格的规定，这也导致了很多风电场达不到入网条件，致使风电机的闲置运转的现象出现。
2.3低电压穿越问题
低电压穿越（LVRT）能力是影响电力系统稳定的主要因素之一，也是风力发电技术中急需解决的困难。低电压穿越问题, 即在风电比例较高区域， 部分风电机组缺乏 LVRT，继而威胁到了并网运行环境的安全性， 且就此诱发过电流等故障现象。LV RT问题是风电发展过程中最为常见的难题，时刻影响着整个系统的稳定性。
2.4频率稳定性问题
风电电能输出过程中，具有较大的随机性以及电量爬坡特性。常规的电力系统控制措施难以对其做出精准预测。风电电网的频率变化相应更加难以捉摸，这就加大了电网调频的难度。
3风电功率预测、电网调度与储能系统
3.1 风电功率预测与储能系统
风电功率预测与储能系统电网是实时动态平衡系统， 即发电、用电时刻保持平衡。 随着风电并网的迅速发展，为保持电网平衡，预留大规模备用容量相当不经济， 适当增加一定容量的储能系统配合电网调峰，是目前解决该问题较为有效的方法。为了达到更好的效果， 风电并网中风电功率预测尤为必要。根据准确的预测信息， 调度系统可以合理安排常规电场和风电场发电计划，减少系统的旋转备用， 提高电网的经济性安全性。风电功率预测有助于调度人员，优化常规电场和风电场发电计划， 最大限度使用风电。
3.2 电网调度与储能系统
电网调度与储能系统在风电功率预测正确的情况下， 利用电网预留的容量和储能系统容量通过电网进行调度。 在调度系统中， 电网的作用是协调负载用电量和发电量之间的关系， 即电网根据不同时段不同负载用电量， 对发电方提出合理的调度命令， 比如：在工作日中从早上 7：30 时到晚上23时用电量较多，
而23时到第二天 7：30 时相对来说用电量较少， 这就需要向发电方或储能系统发出不同的调度命令，及时调整调度计划。在风力发电机组和储能系统充放电允许的情况下，尽量满足电网负载功率要求 。
4风电并网中主要的几种储能技术分析
目前的主要储能技术有化学储能、物理储能、电磁储能及相变储能等。化学储能包括各种电池的技术等；物理储能主要有抽水、压缩空气等储能方式；电
磁储能有超导磁储能和超级电容储能等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着智能电网的快速推进，相变储能将在DSM（需求侧管理）方面将发挥越来越重要的作用。
4.1大规模电池储能装置技术
4.1.1电池储能技术的作用
大容量电池储能技术对风电具有平稳作用，大功率、大容量的储能系统能够平抑风电的波动性和间歇性。该项技术在风电并网中能够实现如下功能，能够将电池储能系统与风力发电机组相结合，在快速风速扰动下平滑风电场输出，减
少风电场输出波动对电网的影响，降低风电波动对电网的冲击。提高风电输出与预测的一致性，根据风电场预测的出力曲线优化出力，提高风电输出可信度。采用储能系统还可以控制风力发电输出的有功功率和无功功率，用于电力调峰。利用大功率大容量储能系统可以将不稳定的风能电力收集起来，并在适当的时候将其平稳释放，转移峰值，降低对电网冲击。大大提高系统运行可靠性，保证风力发电系统持续可靠地供电，使风力发电具有可调度性。
4.1.2大规模储能技术应用
在大规模电池储能装置技术应用方面，我国起步较晚，与国外发达国家还有较大差距，主要表现在：一是设备容量规模还较小；二是设备的寿命短、利用效率低；三是设备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距国外先进水平差距也很大，国外已经有数十套储能电站投入运行， 国内还没有大容量电池储能装置的示范工程投入运行。随着国家能源政策的调整和节能环保政策逐步落实，其应用规模预计也将逐步扩大。上海市电力公司已经建设包括漕溪站、前卫站、白银站三个储能示范电站，电力调度中心可以直接通过电网储能管理系统对分布于各地的储能站实施统一调度与远程监控。BYD 在深圳龙岗建立了一座 1 MW储能电站。
4.2新型液化空气储能技术在风电领域的应用
4.2.1应用原理
利用富余电能驱动电动机将空气压缩、冷却、液化后注入低温储槽储存,液化过程中消耗的大部分电能被转化成了低温冷能进行存储。发电时,液态空气从储槽中引出,加压后送入气化换热器和热交换器气化并加热到一定温度,最后高压气体注入膨胀机做功,带动发电机发电。在压缩空气储能技术应用过程中 ，为了满足技术应用需求 ，应将风电并网运作空间控制在合理化范围内 ，即功率范围100MW ～ 300MW，相应时间 6h～20h，效率 40%～50%，由此打造稳定、安全的系统运作环境。由于压缩空气储能技术在应用过程中需求气体燃料的支撑 ，因而在技术应用过程中应提高对此问题的重视程度 ，最终延长风电并网运作寿命。
4.2.2新型液化空气储能技术的提出
液化空气储能作为一种新型规模储能技术,为风能的高效、安全利用提供了一个新型的、有吸引力的解决方案。液化空气储能技术的历史可以溯及到1970年代,当时欧美出现了利用液态空气进行能量储存的专利。日本的三菱公司和日立公司等近年也开展液化空气储能技术的研究，由于其系统效率太低,并无太大的实用价值。英国利兹大学研究人员提出了新型液态空气储能系统，开辟了液化空气储能技术应用．新的纪元。
4.3风力机械储能
风电并网运作环境下， 为了打造良好的电力系统运作空间 ，要求下相关技术人员在对系统进行操控过程中应注重强调对机械储能技术的应用 。抽水储能技术、压缩控制储能技术、飞轮储能技术等 ，而在抽水储能技术应用过程中 ，为了满足风电并网运作需求 ，应注重将功率范围控制在100MW～2000 MW 之间 ，同时保持响应时间为4h～10h，效率处在 60%～70% 的状态。在抽水储能技术应用过程中，亦应注重从电能质量、频率、备用调峰等角度出发 ，对能量进行管理。飞轮储能技术应用过程中, 应保持响应时间处在15s ～ 15min 的状态下， 达到最佳的运作效果。
5结语
风力发电经过几十年的发展，已经成为一种较为成熟的可再生能源发电技术。现在高山上经常看到其随风而转的身影，在中华大地已经成为靓丽的景观。由于风电具有具有无污染、低消耗等特点，已经大规模的开始应用。风电在带来巨大经济效益的同时，也给整个传统的电力系统带来了安全方面的隐患。期望风电储能系统及控制技术， 能够广泛应用到风力发电输送系统中，提高整个电网中风电所占的贡献率，达到不断优化我国的能源结构的目的，同时提高电网的经济性、安全性和实用性。
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论文作者:董晓光
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
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