储能技术在风力发电系统中的应用

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储能技术在风力发电系统中的应用
摘要： 阐述了储能技术的原理和特点，具体介绍了飞轮储能、超导储能、蓄电池储能和超级电容器储能在 风力发电系统中的应用；分析了各种储能技术的优缺点和应用前景；指出了混合式储能技术是最可行的方 案；介绍了功率转化系统的结构特点和最优化控制技术的进展。 关键词： 风力发电系统；储能技术；功率转化系统 中图分类号： TM614； TK82 文献标志码： A 文章编号： 1671-5292（2009）06-0010-06 0 引言 根据新能源振兴规划，预计到 2020 年我国风力装机容量将达到 1.5 亿 kW，将超过电力总装机容量的 10%。 从电网运行的现实及大规模开发风电的长远利益考虑，提高风电场输出功率的可控性，是目前风力发电技 术的重要发展方向。把风力发电技术引入储能系统，能有效地抑制风电功率波动，平滑输出电压，提高电 能质量，是保证风力发电并网运行、促进风能利用的关键技术和主流方式。 随着电力电子学、材料学等学科的发展，高效率飞轮储能、新型电池储能、超导储能和超级电容器储能等 中小规模储能技术取得了长足的进步， 拓宽了储能技术的应用领域， 特别是在风力发电中起到了重要作用。 储能系统一般由两大部分组成： 由储能元件（部件）组成的储能装置和由电力电子器件组成的功率转换系 统（PCS）。储能装置主要实现能量的储存和释放；PCS 主要实现充放电控制、功率调节和控制等功能。 1 储能技术的分类和特性 储能技术有物理储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等 4 类。物理储能主要有飞轮储能、抽水蓄能和 压缩空气储能方式； 电磁储能主要有超导储能方式；电化学储能主要有蓄电池储能、超级电容器储能和燃 料电池储能； 相变储能主要有冰蓄冷储能等[1]，[2]。 1.1 飞轮储能系统 飞轮储能（FESS）是一种机械储能方式，其基本原理是将电能转换成飞轮运动的动能， 并长期蓄存起来， 需要时再将飞轮运动的动能转换成电能，供电力用户使用。 高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术促进了储能飞轮 的发展。飞轮储能的功率密度大于 5 kW/kg， 能量密度超过 20 kWh/kg， 效率大于 90%，循环使用寿命长 达 20 a，工作温区为-40~50 ℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作。若通过积木式组合后， 飞轮 储能可以达到 MW 级，输出持续时间为数分钟乃至数小时。飞轮储能主要用于不间断电源（UPS）/应急电源 （EPS）、电网调峰和频率控制，国外不少

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