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  • 机械论文范文:储能技术在风力发电系统中的应用探讨



    步步高论文发表www.lunwenup.com 更新时间:2018-07-29 09:35
      1引言近年来随着全球经济的快速发展,全球资源紧缺和环境恶化问题不断加剧,各国都在大力开发和应用各种形式的新型清洁型能源,如风能、水能、太阳能等。我国在可持续发展的国策下提出了节能减排的发展战略,并提出了要建设资源节约型和环境友好型社会的目标,因此,近年来我国也加快了对风能的开发和利用,不断提高建设并投入使用风力发电系统的数量,并增加风力发电机组的装机容量和规模,为充分利用我国的风力资源起到了至关重要的作用。但是由于风能具有不稳定的特点,所以在采用风力发电系统对其进行利用时,应采用储能技术对风能进行存储,提高风力发电系统并网的可靠性。2储能技术分类与发展现状在风力发电系统中,储能技术主要分为以下几种类型:一是超导储能系统,即超导电磁储能,就是对风力发电系统中的磁场能力,通过由超导线制作的线圈进行存储,然后在使用风力发电系统进行发电时,将能量再此送回到电网中。此种系统具有较快的响应速度和较高的能量转换效率,而且此系统的技术含量较低,使用寿命较长,但是制作成本较高。二是超导电容器储能系统。此种储能结构采用的是电化学双电层结构,此结构可以增强脉冲功率,将电荷存储于电解质溶液中,而且能够形成双电荷层。其具有较为稳定的性能和较长的使用寿命,同样具有较高的制作成本。三是蓄电池储能系统。此种结构就是利用电池的正负极以及氧化还原的原理,从而完成充电和放电的过程,且根据其中不同的化学物质可以分为铅酸、钠硫、液流和锂电池等类型的储能系统。此系统的性价比较高,但是存储容量有限。四是飞轮储能系统。就是在风能带动风叶轮进行转动的过程中,将机械运动中的动能储存在飞轮机械运动中,并在使用时转换为电能,可以并入电网中进行调频和调峰等作用,此种结构具有较长的寿命,并可以多次循环使用,同样其缺点也是制作成本较高,而且一旦给飞轮充电就不停的转动下去,容易造成能量浪费。3储能技术在风力发电系统中的应用以中小型风力发电系统结构为例,由于风力发电具有不稳定性,需要应用储能技术对能量进行存储,并对风力发电系统的运行环境。其结构主要由风力发电机、塔架、充电控制器、电能储存装置和负载等组成,且主要分为直流总线型和交流总线型两种类型的总线连接方式。储能技术在中小型风力发电系统中的应用主要表现在以下几个方面。3.1 负荷调节与跟踪储能技术在风力发电系统中的应用中比较重要的作用就是进行负荷调节,具体的说就是在电网负荷较低处于负荷低谷期时起到充电作用,然后当用电负荷较高处于负荷高峰期时进行放电,满足电网的用电需求,也避免了风力发电系统中出现不合适的操作。而储能技术的负荷跟踪作用则主要体现在风力发电系统中,通过电力电子接口与蓄电池储能系统、飞轮储能系统和超导电磁能储能系统等进行连接,并且对这些接口处的负荷变化起到跟踪作用,并且对负荷的跟踪响应速度非常快,对风力发电系统的应用起到有效的把控作用。3.2 功率控制与系统稳定储能技术在风力发电系统中的功率控制作用主要体现在能够对系统的功率起到主动校正的作用,并且还可以对功率因数进行控制。比如在中小型风力发电系统中,利用储能技术可以在电力电子的接口位置进行有功功率和无功功率的快速提供,其作用主要是对系统起到稳定以及保证功率效率的作用。此外,由于风力发电系统中的无功功率和有功功率具有较快和较为明显的变化,所以为了维持系统的稳定,利用储能技术还能在频率振荡和功率中发挥阻尼作用,进而起到系统稳定的作用。3.3 延缓容量由于风力发电系统在运行过程中对容量有着较高的要求,而在此系统中应用储能技术则可以延缓系统对发电容量以及输电容量等容量方面的需求。比如,在利用储能技术进行风力发电系统容量的延缓时,可以对负荷峰值起到削平的作用,这样可以对调峰机组的压力起到减缓作用,从而降低系统的容量需求,此外,还可以在系统处于负荷低谷期时在恰当的位置进行充电,这样也可以起到增加系统输电容量的作用。3.4 提高利用率在风力发电系统中应用储能技术还可以提高用电高峰期时的利用率,并能逐渐增加发电系统的整体能量。比如,在中小型风力发电系统中,由于系统处于不稳定的状态,应用储能技术对负荷的峰谷比起到控制作用,并对多出的电能进行储存,以便于在负荷高峰期时进行利用,这样可以有效减少存储与转换器之间出现的电能损失问题。目前应用比较广泛的就是利用碳纳米管超级电容器储能系统结构对系统的应用进行优化并实现系统利用率的提高。4储能技术在风力发电系统中的发展前景正是由于在风力发电系统中储能技术具有较多的优点和作用,所以其在风力发电系统中具有广阔的发展前景,但是在未来的应用中还应注意以下几个方面:一是在风力发电系统中对储能技术的应用进行良好的分配,确保能量转换实际效率的提高以及储能技术成本的降低,使其能够在风力发电系统中能够普及应用;二是主要对储能技术在风力发电系统中应用时的额定功率、环境条件和成熟度方面进行建设,并对电能质量进行控制,发挥出其优势作用;三是根据风力发电系统的实际情况进行多种储能技术的综合利用,可以将多种储能技术进行结合利用,实现风力发电系统运行的经济性,推动储能技术在风力发电系统中的应用和发展。
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