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新能源并网及储能技术研究综述

来源:核心论文发表 所属分类:电子论文 点击:次 时间:2020-09-09 08:42

  摘要:随着国际社会对能源资源和环境保护等问题的日益重视,减少煤炭、石油等化石能源燃烧,加快开发和利用新型能源,已成为全球的普遍共识和战略行动。以微型燃气轮机、内燃机、光伏、风电、水电、海洋潮汐能、地热能以及生物质能等利用清洁能源发电单元构成的分布式电源和其构成的微电网就近接入配电网,可有效减少环境污染,提高能源利用率。鉴于此,本文对新能源并网及储能技术进行分析,以供参考。

新能源并网及储能技术研究综述

  关键词:分布式能源;并网影响;储能技术

  引言

  随着社会经济的发展,绿色能源和生态环境得到了越来越多的关注。分布式电源作为能源低碳发展和电力系统改革转型的载体,有助于国内外微电网发展,保护环境,缩小供电距离,带动国民经济更好地发展。随着电力系统的不断发展壮大,储能技术和分布式电源协同规划成为电力系统发展的重要推动力。本文详细介绍分布式能源开发现状和分布式电源并网对配电网的一系列影响,阐述储能技术现状,并提出储能技术对未来分布式电源并网发展的关键作用,希望未来分布式电源不仅能保持稳定、安全应用,而且电能也能实现大量、长时间储存,更好地服务国民经济。

  1分布式电源分类

  1.1风力发电

  风力发电通过风吹叶片驱动轮毂,经过齿轮箱变速带动发电机运行,将风能转化为电能接入电网,是除水电以外技术最成熟、成本最低、开发潜力最大的可再生能源,已在全球范围内实现大规模的开发应用。它的输出功率由风场风速、地理位置决定,在新能源发展中占有重要地位。目前,如何促进分布式风电消纳关键技术和减少弃风度是研究的关键,而由风力发电带来的气候变化也值得重视。

  1.2微型燃气轮机

  微型燃气轮机是指发出功率低于300kW的小型热力发电机,一般使用天然气、甲烷、柴油和汽油为燃料。微型燃气轮机先将空气在离心式压气机压缩,经过涡轮排气预热后与燃料充分混合燃烧产生热力推动涡轮,带动发电机发电,具有燃料消耗低、多燃料利用、污染排放少、低维护以及可遥控的特点,可作为分布式电源使用,也可作为供电备用使用。目前,热电联供产业在北方地区实现大规模使用,有助于增加热能利用率,减少环境污染,是电力系统需求侧管理的重要内容。

  1.3生物质能

  生物质能通过动植物和微生物光合作用,将太阳能转换成化学能储存形成燃料,可大大减少工业、生产、生活垃圾排放,具有污染小、废物利用率高、分布地区广等优点,广泛应用于林业和农业领域。目前,将生物质能转向热电联产正在逐步推进。

  2储能作用

  2.1改善电能质量

  大量分布式电源的并网,对电网的电能质量有很大影响。而配电网自身的非线性特性使该问题越来越严重。利用储能对电网中的有功和无功功率进行补偿,可以有效改善分布式电源并网和电网自身的电能质量。

  2.2提高系统稳定性与可靠性

  通过合理地配置和控制储能,可以提高系统在扰动作用下的动态性能以及应对动态冲击的能力,以实现瞬时能量平衡,进而提高可再生能源发电可靠性及其在电网中的容量可信度。对于不可预期的大扰动,储能的快速响应性能可以使系统能够快速从紧急状态恢复到正常运行状态,尽可能地减少扰动对系统可靠性的影响,并能为电网提供紧急功率支持。当配电网故障时,储能可以作为负荷的应急电源,保证负荷的持续可靠供电,并可以支持电网黑启动。

  3储能技术应用

  3.1抽水储能

  抽水储能用电动机将下游水库的水抽到上游,将机械能转化为水的势能后转化为电能。受地理位置、气候变化影响,水力发电是除火力发电外规模最大的发电产业,主要用于电力系统调频和负荷高峰储备使用。目前,抽水储能正加强对地下水和海洋水库的建设。

  3.2超导磁储能

  超导磁储能是在低温惰性气体环境中工作的超导线圈储存在电流磁场中的能量。超导磁储能具有体积小、质量轻、电磁响应快、储能效率高、储能时间长、损耗低以及输出功率高等优点,目前广泛应用于提高电力系统暂态稳定性方面。超导磁储能在世界上还处于初始发展阶段,未来使用高温超导体降低储能成本、加强惰性气体低温储存是发展关键。

  3.3超级电容储能

  超级电容是介于蓄电池和常规电容器之间的一种特殊的双电层电化学元器件,相比传统电容器储存能量更大,相比蓄电池可反复循环充电,具有充电时间短、清洁环保、功率密度高、使用寿命长等优点,可有效针对分布式电源输出波动性随机性特征进行储能,尤其是风力发电变桨系统。目前,超级电容器广泛应用于新能源汽车电池,改善了以往锂电池充放电时间长、寿命短的缺点,大大延长了电动汽车电池使用寿命。目前,上海已建成超级电容供电公交车专线,未来基于纳米技术可实现超级电容更加快速的高能量充放电。

  3.4稳定新能源发电,保证系统运行的质量

  平滑新能源发电出力主要指储能系统多次充放电,平滑新能源可在较短的时间内输入,从而确保爬坡率及爬坡的幅度能够满足调度的基本需要和要求,从而提高风电和光伏发电的稳定性。储能系统能够利用科学的逆变控制程序加强电压的长期稳定性,进而实现理想的质量控制,彻底改善电能的质量,且风力和光伏发电站的运行质量也将得以改善。

  结束语

  随着大量化石燃料消耗及其环境污染问题日益严重,清洁能源得到了全球关注。我国为促进能源产业优化升级,积极推动新能源发展,风光发电的装机容量不断提高。然而,在大力发展新能源的过程中,其不利影响也逐渐凸显。一方面此类新能源出力具有波动性、间歇性的特点,不利于电网的稳定运行,严重影响风光发电并网;另一方面迅速增加的可再生能源装机容量以及分布式能源发电形式的出现,给新能源消纳、电网调频调峰带来更大的挑战,电网运行愈加复杂。储能技术可快速、灵活调节系统功率,将各种储能装置应用到电力系统中,是解决上述问题的有效手段之一。——论文作者:徐丽

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