儲能在新能源發電系統發電側的應用

宋喆

【摘? 要】隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識到可持續發展的重要。新能源發電技術一直以來被認為是我國解決能源危機問題的出路。然而，利用新能源技術所發的電能總是存在著與電網參數不匹配的問題，造成無法并網或并網能力低下。儲能系統的出現對解決新能源發電并網問題起到了積極的作用。進一步推動了新能源發電應用方案的普及和推廣，并有效地解決了分布式能源集中調配的問題，使得新能源發電并網能力發生了質的飛躍。本文就儲能在新能源發電系統發電側的應用展開探討。

【關鍵詞】新能源發電系統;儲能系統;應用分析

引言

儲能不僅可以解決新能源發電的波動性、間歇性等問題，還可以提高電網柔性和本地消納新能源的能力，隨著新能源的不斷發展，在電源結構中的占比將不斷提高，因此儲能的需求將更加迫切，應用前景十分廣闊。

1我國儲能發展情況

近幾年，儲能技術快速推廣，我國出臺了系列政策鼓勵促進儲能的發展。截至2018年6月底，我國已投運電化學儲能項目累計裝機532.7MW。在應用分布上，用戶側領域的累計裝機規模最大，為264MW，所占比重達到50%;集中式可再生能源并網和電網側領域分列二、三位，所占比重分別為25%和14%。按技術類型分析，鋰離子電池累計裝機規模366.38MW，所占比重近70%，應用覆蓋集中式可再生能源、輔助服務、電網側及用戶側儲能應用全領域;鉛蓄電池累計裝機規模143.78MW，占據27%，用戶側是其主要應用場景。累計裝機規模前五名的省份和自治區依次為：江蘇、青海、廣東、西藏、山西，裝機規模分別為118.97MW、71.16MW、40.72MW、38.54MW和36MW。

2新能源發電系統發電側儲能典型結構

新能源發電系統受外界環境等因素的影響輸出功率隨機波動，系統中負荷的投切也具有不確定性，儲能裝置最主要的作用就是補充系統的功率缺額，使系統運行在動態平衡的過程中，保證系統的穩定運行，抑制系統電壓波動。要維持系統母線電壓的穩定，儲能單元必須要通過削峰填谷的功能來實現發電功率與負載消耗功率的平衡。同樣的，系統輸出電壓的穩定是系統輸入輸出功率平衡的外在表現。因此，將系統的功率平衡與電壓穩定相結合，通過儲能單元的充放電追蹤直流側電壓的算法來實現儲能系統的控制。

3儲能在發電側的作用

對于傳統火電機組，儲能應用于發電側，可以提高機組效率、輔助動態運行、取代或延緩新建機組。一方面，根據日前發電曲線和調度中心的實時指令來對儲能系統進行充放電，可以調節發電機組的總輸出，使發電機組可以在接近額定功率的條件下運行，增強了發電廠整體的調峰能力;另一方面，發電機組在用電低谷時段對儲能系統進行充電，可以在用電高峰時段滿足高效、快速地向負荷放電的同時還可保證電網的穩定運行。對于風電、光伏發電等新能源，儲能作為一種新興技術，不僅可以解決新能源發電的波動性、間歇性等問題，還可以提高電網柔性和本地消納新能源的能力。儲能在風電場中的作用主要是增加風電調節能力、跟蹤計劃出力、平滑風電輸出等。儲能在集中式并網光伏電站中的作用主要是電力調峰、控制電能質量、保證系統穩定等。

4新能源發電側儲能的運行控制

4.1儲能技術應用于風力發電機組、風電場

如果一個地區的風電場數量較多，那么如何提高風電場的穩定性以及電能質量，解決低電壓穿越就成了風電場最主要的問題之一。首先要安裝儲能系統，放置在變流器附近，這樣能夠有效提高輸出功率的穩定性。除此之外，安裝雙向的變流裝置也是非常有必要的，每一個風電機組都必不可少。還要借助一定的方法，控制發電機組，降低功率，使功率平滑緩慢，這樣才能在一定程度上對功率起到緩沖作用。即使在極端條件下，電網的功率也能滿足所有的要求，并把多余的電能吸收儲存，這樣不會對風電機組產生傷害，也提高了電壓的穿越能力，這種儲能技術能夠進行動態調節在第一時間做出響應，確保電力系統安全穩定的運行。

4.2儲能裝置穩定交流電壓的控制

通過儲能單元的充放電追蹤交流側電壓的算法來實現儲能系統的控制。為了防止極端天氣狀況對系統的影響，系統中假設了運行保護控制。當檢測到蓄電池兩端的電壓U>U時，蓄電池處于過充狀態;當U<U，蓄電池處于過放狀態，此兩種情況下蓄電池停止充放電控制。當以蓄電池作為光伏發電單元的儲能元件時，盡量要選擇大容量的蓄電池，因為大容量的蓄電池能夠保證系統的不間斷供電。

4.3優化能源利用能力

儲能系統不僅僅通過將新能源發電系統的后期電能進行處理，以達到正常接入電網的效果，還可以直接影響前級發電系統，使得其可以更加穩定的工作，在前期就在一定程度上保證所發電能的初步質量。其原理是將發電系統多余的電能儲存在儲能系統中，當后級電能需求增大時，通過儲能系統輸出電能輔助前級發電系統運轉，保證輸出更多電能。或者當自然條件不能夠驅使發電系統達到一定的轉速進行工作時，儲能系統通過輸出電能輔助其穩定在一定轉速上，有效保證所發電能可以接近電網并網時的電能質量。

5大規模儲能技術發展實現途徑

5.1跟蹤計劃出力，提高新能源并網能力

跟蹤計劃出力，是指根據計劃出力曲線，控制儲能系統的充放電過程，使得實際輸出功率盡量接近計劃出力，從而增加新能源發電輸出功率的準確性，提高電力系統的利用率以及新能源的并網能力。儲能應用于跟蹤計劃出力的能量調度策略為：一是盡可能充分利用新能源發電，即首先讓新能源發電滿足負荷需求，若有富余的能量則對儲能系統進行充電。二是當盡可能利用新能源發電仍不能滿足負荷的需求時，若儲能系統能量充足，則考慮由儲能系統進行放電，提供能量滿足負荷所需。三是若計劃出力曲線超出了儲能型風電場和光伏發電場的調控范圍，則盡可能地調控儲能型風電場和光伏發電場輸出功率接近計劃出力曲線。

5.2跟蹤計劃出力，提高新能源并網能力

跟蹤計劃出力，是指根據計劃出力曲線，控制儲能系統的充放電過程，使得實際輸出功率盡量接近計劃出力，從而增加新能源發電輸出功率的準確性，提高電力系統的利用率以及新能源的并網能力。儲能應用于跟蹤計劃出力的能量調度策略為：一是盡可能充分利用新能源發電，即首先讓新能源發電滿足負荷需求，若有富余的能量則對儲能系統進行充電。二是當盡可能利用新能源發電仍不能滿足負荷的需求時，若儲能系統能量充足，則考慮由儲能系統進行放電，提供能量滿足負荷所需。三是若計劃出力曲線超出了儲能型風電場和光伏發電場的調控范圍，則盡可能地調控儲能型風電場和光伏發電場輸出功率接近計劃出力曲線。

5.3多種措施促進儲能技術的發展

一是政策支持。國家應該合理的制定電價，提出相關的政策。嚴格區分廢氣電、高低品位電的價值以及價格。相信政策在實施的過程中，儲能產品就能獲得更多的資金，這個行業也能迅速發展。二是資金支持。為儲能技術提供專項的資金支持，例如壓縮空氣、電化學儲能技術等等。為他們提供更多的研究資金，最大程度擴展研究平臺。三是產業技術自主提升，對儲能技術的廣泛應用起到促進作用。四是新能源場站采用先進的儲能技術要積極主動，對棄風、棄光現象的發生都會減少。

結語

儲能作為新興產業，其發展也得到了政府科技部門和能源部門的關注和支持。國家關于儲能產業發展的規劃的正在逐步建立，應用示范的財政補貼也在逐步推進，可再生能源分布式發電的激勵電價正在完善。

參考文獻：

[1]劉霞.含多種分布式電源和儲能的微電網控制技術[D].碩士學位論文，浙江大學，2019：3-33.

（作者單位：中國大唐集團有限公司內蒙古分公司蒙西事業部）