新能源發電側儲能技術和運用分析

曹慧利

（寧夏電投新能源有限公司）

0 引言

電網結構分為電源側、電網側和用戶側三個類型，新能源發電儲能在各項政策的支持下，進入了企業投資領域范圍內。電力企業儲能技術能夠有效緩解電壓高峰壓力，減少用電耗損，保證電網安全。儲能技術的有效引入，能夠更改新能源性質，保證供電穩定性，對太陽能發電中儲存技術進行全面分析。我國用電儲能技術處于發展初期，不夠完善，容量過小，隨著新能源發電系統模式的增加，應該將儲能技術有效運用其中。要注重提高性能質量，滿足用戶實際基本需求，促進行業更好發展。

1 新能源發電側儲能技術介紹

根據我國新能源發電側儲能技術的實際情況研究發現，從原本的發展初期逐步向高速推廣階段進展，2022年中國不少省份根據青海省推出的風電開發建議陸續發布相關建議和對策，并將儲能技術作為當前新能源項目發展的標配。直到2020年上半年，我國已經有12個省份進行了電側儲能技術政策的應用，國家大力支持和鼓勵此技術的開發推廣［1］。比如某省為保證光伏電站能夠達到人們日常實際需求，要保證儲能容量高達5%以上，時間控制在一小時以上，大部分省份積極鼓勵支持新能源儲能技術朝著多方向角度發展，并開展了光伏加儲能項目的建設工作，大力支持風儲一體化互補項目，保證儲能管理工作符合標準，并能為調峰風電項目的完整化發展和全面優化奠定有利基礎。新能源加儲能項目受到政府及各界的廣泛關注，規模不斷擴大，隨著信息化的發展，逐步朝著規范化、數字化方向進展，全國各地應結合自身經濟和用電情況，構建科學完整，一體化的控制模式，有效管控儲能效果，還要根據不同地區的新能源發電側儲能技術進行研究，提出創新工作策略，保證經濟效益的同時，確保新能源更加環保，從根本上凸現新能源的有利發展。

2 新能源發電系統中儲能系統技術的研究

第一，儲能技術的作用。可提高整個用電系統的性能質量，新時代下并網運行，可滿足整個省份人民和工廠的電能質量要求，與以往相對比，孤島運行下的新能源系統電能質量容易受到外界因素的影響，因此，會產生強烈的波動。而其中儲能裝置的出現會保證電能更加穩定，維持母線電壓的同時，能夠有效調控調頻，不再輕易受到外界因素的影響［2］。削峰填谷，新能源的生產和消耗策略都是伴隨著時代的發展，根據問題不斷創新和改進，用電低谷期會出現大量電資源的浪費情況，例如，火電機組調風可通過降低出力等有效解決策略，然而，燃料的利用效率也會隨之降低，所以通過此種方法調峰，不但會導致發電時間延長，還會導致用電設備的浪費，同時還會造成大量燃料的浪費。而儲能系統能輕松解決存在的問題，用電低谷期可以把多余的電能自動儲存在其中，用電高峰期自然而然地釋放電能，從而達到有效調控效果。短期電力供應，用電工程中，電網運行經常會出現斷網事故，導致發電系統一瞬間進入孤島運行狀態，無法掌控局面，而儲能裝置的添加能夠有效控制整個電網，對電壓運行和頻率存在的偏差進行修正和調整，實現孤島和并網模式的自動轉換［3］。大面積停電事故發生會對人們日常生活和工作造成不利影響，與此同時，新能源的能量容易受到外界因素和天氣的影響，加上資源不穩定，不利于用電系統的發展，而儲能設備的安裝可以有效維持和調整。

第二，儲能系統的分類及工作原理。常見的有抽水壓縮飛輪等儲能類型，在具體使用中，抽水蓄能占據比例較大，由低處向高處進行抽水將電能轉換成水的動力勢能，進而完成整個充電過程，壓縮空氣儲能就是通過壓縮機將空氣不斷壓縮低于10MPa狀態下，可完成充電。電化學儲能方法可通過電和電解質之間出現的一系列反應，從而完成充電，實際工作原理與充電池相似。儲能系統的種類繁多，可以根據實際情況選擇適合的方法［4］。

3 新能源發電系統中儲能系統的有效運用

3.1 儲能技術在不同發電系統中的運用

第一，光伏電站的儲能應用，光伏離網系統最早應用較多，可通過組件、控制器、蓄電池，三者相互連接，完成整個電網的控制和調節，充電時可通過組件將直流電借助控制器直接儲存在蓄電池中，而放電時，也是通過逆變器和放電控制器將直流電直接轉換成交流電，然后接入負載中進行使用。早期離網系統中安裝的儲電池一般都是鉛酸膠體制作而成的，家庭中應用的離網系統，光伏，路燈等都是日常生活中較為常見的工程項目［5］。第二，光伏微網系統的運用，主要以戶用光伏和小型光伏分布式微網系統較為常見，就是在聯網系統的基礎上進行兼并使用并網的功能，當并網出現停電現象后，可由并網狀態直接轉為孤島運行，然后實現平滑切換。第三，大型光伏電站配置儲能系統的應用，可通過電站交流側配置儲能系統完成工作，實現對整個電網的調峰，當前，大多數城市使用了地面光伏電站配置儲能工作，按照10∶1的比例進行配置，并且保證充電時間不低于兩小時范圍內。

3.2 風儲發電的運用

儲能系統在電網中的運用能夠保證風力發電站發揮最主要作用，并且提高風電場的穩定性，借助風電機組有效配置雙向變流器和儲能系統，實現對用電的調節，提升機組輸出性能的同時，保證用電穩定性。即使電網受到外界極端條件的影響，儲能系統也能夠滿足用電需求，不斷吸收和儲存多余功率，在有需求時及時放電，與此同時，能夠保護風力渦輪機不受損害，并可有效改變用電性能，做好電壓管理工作［6］。因此說儲能技術在電網中的應用能夠不受時間限制，能夠動態化地調節和控制，保證能源系統的安全運行。

3.3 風光儲一體化發電的運用

2022年，國家對電力源網荷儲提出了有關指導意見，保證風光儲一體化，在優勢互補、雙向發展的層次上明確具體發展方向，借助風電光伏系統配置優良儲能系統，構建發電項目，通過發電項目不斷優化電站的基本性能，保證風光儲三者相輔相成，相互配合，在三者的共同努力下，共同完成發電廠發電的任務。儲能裝置在谷時段能夠快速完成對蓄電池的充電，在這段可以將儲存的電能自動釋放，保證發電系統穩定性的同時確保用電系統不受損害。新能源發電的穩定與電荷之間的矛盾逐漸突出，到2030年和2060年能有效解決，因此，在“十四五”期間，根據用電實際情況，提出了各種對策要求，將會有更大規模的機組容量被安裝在電網中，供人們使用。

3.4 儲能系統解決對策的應用

大型用電企業負荷由于在短時間內用電需求大，存在大量接入點，因此，會導致電網電壓不夠穩定，嚴重波動進而影響用電設備的安全性和穩定性。基于此條件下應該對電網增加儲能系統，從而滿足人們的用電和工作需求，對電網的頻率和電壓進行快速的調節。儲能系統的安裝能夠滿足大型用電企業短期、長期大功率使用要求，還可以使用超級電容器或其他電池進行用電的儲存。但新能源在使用過程中存在間歇性以及不可預測性等缺點，大規模使用或接入會導致無法調控，繼而出現太陽能和風能問題，無法有效控制，大型企業、工廠、寫字樓都是需要電量較大的場所，會導致電荷波動大，因此，可安裝儲能系統保證電網穩定性，還可以快速切換離網電源提供應急供電［7］。國內儲存系統主要是由電池和變流器組成，可以根據人們日常用電需求，不斷提高經濟效益，光伏電站的儲存需要大容量電池，在其中可以達到出電的作用，確保電力穩定性。交流儲存室光伏組件借助逆變器不斷儲存電量，能夠保證用電穩定性，并且能夠有效降低儲存經濟成本。

3.5 發電側儲能技術運用需要的關鍵技術

時代不斷發展，能源互聯網也不斷變革，使得儲能邁上新高度，可再生資源逐步改變著人們的工作和生活，作為新能源的重要組成部分未來有著良好的發展前景，但也面對著成本高的不利因素。儲能是智能電網的主要技術之一，應有效解決儲能能量密度、功率、密度等問題，除了效率以及穩定性和可靠性等問題，由于適用范圍較廣、密度較高、容量大，因此應針對上述三方面進行研究，做好鋰離子電池材料的高度開發，借助傳感器實現監控和管理，解決鋰電池運用過程中出現的問題。不斷研究各種探測技術，延長電池的使用壽命，了解各種化學反應，開發穩定的電解液，不斷優化結構和設計［8］。并且在實際工作期間還要做好儲能系統放電階段對新能源發電場功率預測系統的影響，以免造成功率預測偏差大，增加電網對新能源發電的考核，這也是當前儲能系統需要考慮和分析的問題。

4 結束語

綜上所述，由于能源的不斷進展，容量增加，儲能技術在新能源電測中的運用可以保證電能使用的安全性、靈活性和穩定性，并對整體運作起著重要作用。未來儲能技術應用范圍會不斷擴大，為保證更加健康和穩定的發展，應該進一步研發，不斷降低經濟成本，提高適應性，有效調節電壓和功率，提出針對性策略，打造全面規范的儲能技術促進行業的穩定發展。