新能源电力系统中的储能技术研究综述

第33卷第3期2014年3月

电工电能新技术

Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy

Vol．33，No．3Mar．2014

收稿日期：2013-02-21基金项目：国家自然科学基金资助项目（51177009）、吉林省教育厅科技项目（吉教科合字［2012］第101号）作者简介：丛

晶（1987-），女，满族，吉林籍，硕士研究生，主要从事电力系统储能技术及储能电源规划研究；肖

白（1973-），男，吉林籍，教授，博士，从事电力系统规划、风险评估、继电保护等研究与教学工作。

新能源电力系统中的储能技术研究综述

丛

晶1

，宋

坤2，鲁海威3，高晓峰3

，肖

白

1

(1．东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市132012;2．辽宁省电力有限公司电力经济技术研究院，辽宁沈阳110015;3．吉林省电力有限公司，吉林长春130021)摘要：该文综述了以风力发电为代表的新能源电力系统中储能技术的研究现状。首先讨论储能技术对含高比例风电电力系统的重要意义;其次系统地比较目前各种储能技术的研究进展，其中阐述了多种储能技术的原理，分析了各种储能技术的特性，总结了不同储能技术的优点和存在的主要问题及其应用范围。然后针对新能源电力系统，采用多种储能技术协调配合的、具有大容量、快响应能力的复合多元的综合储能技术。最后指出优化配置多种储能电源是有待深入研究的课题。关键词：新能源电力系统;储能技术;风力发电;可再生能源

中图分类号：TM711

文献标识码：A

文章编号：1003-

3076（2014）03-0053-070引言

随着经济高速发展，整个社会对能源的依存度不断提高，风能、太阳能、海洋能、地热能等可再生能源（新能源）的开发和利用已经引起电力部门的高度关注。虽然这些可再生能源广泛地应用于电力系统发电中，并占据着越来越大的比重，但是因其随机性、间歇性等特点，使得这些可再生能源的利用受到了制约。采用储能技术能够使间歇性、波动性很强

的可再生能源变得“可调、

可控”，促进新能源的利用，保证新能源电力系统稳定运行。

从国家电网研究机构获悉，我国已经在甘肃、江苏沿海、

吉林等风能资源丰富地区建立10个千万千瓦级风电基地，所以本文以含风电的电力系统为主要研究目标。

本文分类阐述了目前各种储能技术的基本原

理，概述了不同储能技术的优、缺点，总结了其应用范围，

指出了以风力发电为代表的新能源电力系统中储能技术需解决的关键技术问题。

1储能技术在新能源电力系统中的作用

在新能源电力系统中，储能技术的主要应用包

括电力调峰、抑制新能源电力系统中的传输功率的波动性、提高电力系统运行稳定性和提高电能质量。储能装置能够适时吸收或释放功率

，低储高发，有效减少系统输电网络损耗、实现削峰填谷、获取经济效益［1］。

以时间为线索来描述国内外储能技术发展的关键节点，明确地显示出储能技术相关研究的基本发展过程，如图1所示。

图1

储能技术发展的关键节点

Fig．1

Key nodes of energy storage technology development

54电工电能新技术第33卷

大规模风电场群的发展，一方面拓展了电力系统一次能源的结构；另一方面，增加了电网在稳定方面的复杂性。由于风力资源具有不可控性，为了保证含高比例风电的区域电网的安全稳定运行，电力系统中需要配置一定容量的、具有灵活调节性能的储能电源。储能技术对风电并网具有重要作用。首先，采用具有快速响应和动态调节能力的储能技术能有效提高新能源电力系统的稳定性。

其次，选择具有快速响应能力的储能技术加上合理的配置策略，能吸收多余能量，保护风电机组，从而增强风电机组低电压穿越（Low VoltageＲide Through，LVＲT）能力。

最后，储能技术能优化新能源电力系统的经济性。采用大容量的抽水储能和压缩空气等储能技术，通过实现风电在时间轴上的平移，从而优化系统经济性，获取最大经济效益［2，3］。

2各种储能技术分析

根据储能技术的特性，将储能技术分为：能量密度高、储能容量大的能量型储能技术：压缩空气储能、抽水储能、电池储能等；功率密度高、响应速度快、可频繁充放电的功率型储能技术：飞轮储能、超导储能、超级电容器储能等。

根据电能转化存储形态的差异，将储能技术分为物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能四类。

2.1物理储能

常用的物理储能方式有抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能三种。

2.1.1抽水储能技术

抽水储能技术［4-7］（Pumped Hydro Storage Tech-nology）利用低谷电价来储存能量，运行成本较低，由于水资源极易蒸发、泵水耗费功率高等因素，使能量转换效率一般仅达到70%左右。

抽水储能技术分传统的江河大坝储能和新型海水抽水储能、地下水抽水储能。传统抽水储能电站需配备上、下游两个储水池，新型海水抽水储能系统的“下储水池”是大海，节省建设费用，但需考虑抽水设备的耐腐蚀性和海洋生物附着等方面的特殊要求。

抽水储能具有储能容量大、运行灵活、出力变率快、运行费用低等优点，但受水文和地质条件的制约，储能电站站址受限制。

抽水储能在承担系统调峰、调频和事故备用等方面发挥着极其重要的作用。利用抽水储能电站爬坡速度快、抽水—静止—发电三种状态转换灵活的特点，可作为紧急事故备用、频率调整、负荷跟踪等旋转备用容量。

抽水储能电站效益通常只考虑削峰填谷所带来的静态效益。随着电力系统的发展，抽水储能不再仅仅是储能发电，在实际电力系统运行中，承担多种动态任务，获得动态、静态相结合的综合效益。文献［7］基于系统调峰和旋转备用的综合要求，建立抽水储能电站的容量规划模型，分析抽水储能电站在电力系统运行中的综合效益。

2.1.2压缩空气储能技术

压缩空气储能［8］（Compressed Air Energy Stor-age，CAES）工作时分为储能和释能两个过程：储能时，风电机组输出功率较大，富余风电注入压缩空气储能电站，通过电动机驱动压缩机将空气压缩并降温后存储到储气室，储气室包括报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井等；释能时，风电机组输出功率不能满足负荷需求，将高压空气升温后，进入燃烧室助燃，燃气膨胀驱动燃气轮机，带动发电机发电。

CAES的能源转化率较高，在75%左右。德国一座装机容量为29万kW的压缩空气储能电站的能源转化效率高达77%，若再配备一些先进技术，能源转化效率有望提升到80%以上。

CAES的储能容量大，燃料消耗少，成本较低，安全系数高，寿命长；但其能量密度低，并受岩层等地形条件的限制。压缩空气储能特别适用于解决大规模集中风力发电的平滑输出问题，文献［8］验证结果表明：压缩空气储能电站能调节波动功率，使风电注入电网的有功功率波动减小，从而达到平抑风电场功率波动，提高CAES装置应用的可行性的目的。

2.1.3飞轮储能技术

飞轮储能系统（Flywheel Energy Storage System，FESS）由飞轮、电机、轴承支撑系统、电子控制系统组成［9］，可看作是一个能量“电池”，效率达到70% 80%。储能时，FESS电能驱动电动机带动飞轮高速旋转，将电能以旋转体动能形式存储在高速旋转的飞轮体中；释能时，高速旋转的飞轮作为原动机带动发电机发电，将机械能转化为电能，输出给外部负载使用［10］。

飞轮主要分为机械轴承的低速飞轮和磁悬浮轴

第3期丛晶，等：新能源电力系统中的储能技术研究综述55

承的高速飞轮两种，低速飞轮主要应用于系统稳定控制；高速飞轮适合峰谷调节等储能应用。

运行中，为了降低飞轮轴承损耗，提高飞轮转速和储能效率，提出非接触式磁悬浮轴承技术，将电机和飞轮都密封在真空容器内，减少空气阻力。高温超导飞轮储能系统（HTS-FESS）利用高温超导磁体轴承（SMB）无机械接触、自稳定等优点，可以实现高速无机械摩擦旋转，从而有效降低飞轮轴承损耗［11］。

FESS具有能量密度大、瞬时功率大、无充放电循环次数限制、充放电迅速、清洁高效等优点，但一次性购置成本较高。

2.2化学储能

化学储能的主要方式是电池储能系统［12-18］（Battery Energy Storage System，BESS），通过电池正负极的氧化还原反应充放电，实现电能和化学能的相互转化［12］。BESS具有快速功率吞吐能力［13，14］，是目前最成熟可靠的储能技术。

电池种类繁多，应用于储能的主要有锂电池、铅酸电池、钠硫电池、液流电池和金属空气电池。经过对各种储能技术的能源转化效率、储能容量、技术成熟度、实施成本、风险分析等多方面分析，初步认可电池储能在新能源电力系统中的储能方面具有优势，且性能方面锂电池优于钠硫电池、液流电池和铅酸电池。

2.2.1锂电池

锂离子电池是一种高能源效率、高能量密度的储能电池。锂电池储能系统主要由单体电池、充放电系统、电池管理系统等组成，综合效率约为85%。

锂电池储能具有能量密度高、充放电效率高、安全性高等优点，可以串联或并联来获得高电压或高容量，但成本也相对较高。

目前锂电池储能电站额定容量较小，对于配合新能源应用或提供应急电源、旋转备用等对储能功率要求较高的应用很有效［15］。

2.2.2钠硫电池

钠硫电池［16］是以Na-beta－氧化铝为电解质和隔膜，以熔融金属钠为负极，硫和多硫化钠为正极的储能电池，其工作效率约为70%。

钠硫电池能量密度是铅酸电池的3倍，空间需求仅是其1/3。钠硫电池具有能量密度高、充放电效率高、运行成本低、空间需求小、维护方便等优点；但放电深度和循环寿命有待提高，运行时需要维持300?左右的高温。

2.2.3液流电池

液流电池又称氧化还原液流电池，是将正负电解液分开，各自循环的一种高性能电池。输出功率取决于电池组的面积和单电池的节数，增大电解液容积和浓度，即可增大储电容量。

液流电池配置灵活，能实现规模化储能、深度放电和大电流放电且无需保护，适用于新能源发电的储能系统、应急电源和不间断电源系统。

液流电池储能系统具有高功率输出、快响应、能量转换率高、易于维护、安全稳定等优点［17］，是大规模并网发电储能和调节的首选技术之一，但是材料受限和成本昂贵是液流电池储能系统发展的薄弱环节。

2.2.4铅酸电池

铅酸电池采用稀硫酸做电解液，二氧化铅和绒状铅作为电池正、负极的一种酸性蓄电池，具有储能容量大、技术成熟、成本低、维护简单等优点，但比能低、自放电率高、循环寿命较短、重金属污染且深度放电对电池损伤极大。

2.2.5金属空气电池

金属空气电池是绿色电池，以氧气为正极，金属铝、锌、铁、镁等活泼金属为负极，KOH、NaOH、NaCl 及海水为电解液，氧气扩散到化学反应界面与金属反应而产生电能。

金属空气电池比能高，其中铝空气电池的比能约为铅酸电池的8 10倍。它的制造成本低、绿色环保、原材料可回收利用、性能优越。而且金属空气电池无需充电设备，能在几分钟内更换金属燃料，快速完成充电过程。

目前，锌空气电池最接近产业化；铝空气电池可以获得较高的电池电压。文献［18］综述了铝空气电池的关键技术和研究现状，铝空气电池含有较高比能量，但充放电速度缓慢，常用作备用电源；阳极过腐蚀、氧电极极化和电池不稳定等因素制约其商业化应用。

2.3电磁储能

电磁储能是一种将电能转化成电磁能储存在电磁场的储能技术。主要有超导磁储能和超级电容器储能两种储能方式。

2.3.1超导磁储能技术

超导储能系统（Superconductive Magnetic Energy Storage，SMES）［19-21］工作时把能量储存在流过超导

56电工电能新技术第33卷

线圈的直流电流产生的磁场中，效率高达80% 95%。

SMES具有高效率、快响应、无污染等优点，由于在超导状态下线圈不计电阻，能耗很小，可以长期无损耗地储能。但超导线圈需要置于极低温液体中，成本太高，增加系统复杂性。SMES能实现新能源电力系统对电压、频率的控制，提高风力发电机的输出稳定性；同时可实时交换大容量电能并实现功率补偿，有效提高瞬态电能质量及暂态稳定性。

文献［19］设计一套控制策略用于研究SMES能否增强风力发电稳定性和平滑风电场有功输出。仿真结果显示，SMES能够有效降低系统中的功率和电压波动，平滑有功输出，增强电力系统稳定性。文献［20］经过分析证实把电压偏差作为SMES有功控制信号能够有效提高风力发电系统稳定性，平滑功率输出。文献［21］利用SMES对电力系统稳定性进行控制，从根本上改善了电力系统稳定性。

2.3.2超级电容器储能技术

超级电容器［22-28］依据双电层原理直接存储电能，是一种介于常规电容器和电池之间的储能装置［22］，充放电过程具有良好的可逆性，可以反复储能数十万次，超级电容储能的效率达到70% 80%。

超级电容器在承袭常规电容器优点的基础上，又具备温度范围宽、安全稳定等特点，适合短时充放电［23］。超级电容器可向新能源电力系统提供备用能量、改善电网动态电压变化、提供电动汽车瞬时高功率［24］。

由于超级电容器响应快、循环寿命长；电池能量密度高、循环寿命低，将二者结合形成的储能系统能发挥各自优点的同时互补不足。文献［25］在满足储能需求的前提下，通过超级电容器提高电池充放电效率，减少循环次数，延长电池寿命。文献［26］在合理设计双层控制模型和充放电控制器的辅助下，提出的蓄电池和超级电容器混合储能系统可广泛应用于风电场抑制风电功率波动。文献［27］超级电容器和蓄电池混合储能系统中储能元件根据各自特性平抑不同类型的风电波动功率，使得风电输出功率在平抑后能够符合电力系统实时调度的要求。

文献［28］在基于异步发电机的电力系统中应用串、并联混合的超级电容器储能系统，可同时双向、大范围、快速调节有功和无功功率，改善系统稳定性。

2.4相变储能

相变储能［29-32］是利用相变材料吸、放热量从而存储和释放能量的储能技术，不仅能量密度高，且所用装置简单、设计灵活、使用方便且易于管理。主要分为电储热、熔融盐储热及冰蓄冷技术。

电储热技术［29］的方式是水储热和金属储热。水储热技术是以水为介质存储热能，具有维修方便、投资少等优点。高温金属储热技术是以金属为储热介质，通过金属固液变换实现热能的存储和释放，具有储热温度高、导热系数高等优点［30］。

熔融盐储热技术的基本原理是先将固态无机盐加热到熔融状态，再利用热循环实现传热储热。熔融盐具有腐蚀性低、使用温度范围广、传热性能高、价格低廉等优点，但导热系数较低直接导致其储热利用率低［31］。

冰蓄冷技术的基本原理通过蓄冷介质结冰融冰实现冷量的存储和释放。冰蓄冷技术能够减少制冷机组容量，提高制冷机组效率，满足空调等制冷设备的高峰负荷［32］。

3结论

本文综述了目前已有的多种储能技术与原理，以及国内外相关的研究进展与应用情况，总结了各种储能技术的优缺点及其应用范围。文中所述各种储能技术的特性比较见表1。

表1储能技术特性比较

Tab．1Contrast of energy storage technology’s characteristics

特性储能技术功率额定

响应时间

优缺点应用范围

抽水储能100 2000MW

4－10h

容量大、出力变率快、运行费用

低，受环境制约

日负荷调节、频率控制、系统

备用

飞轮储能5kW 5MW

15s 15min

高效率、快响应、寿命长、成本

高、技术待完善

适合短时小容量储能和长时

间大容量储能之间的场合

压缩空气储能100 300MW

6 20h

储能容量大，受地质条件影响更

大、需要气体燃料

分布式储能和发电系统备用

第3期丛晶，等：新能源电力系统中的储能技术研究综述57续表1

特性储能技术功率额定

响应时间

优缺点应用范围

电池储能锂电池

1kW 10MW

1min 9h

储能密度高，循环寿命长，成本

高、安全性差

新能源储能，电动汽车

钠硫电池

1kW 10MW

1min 9h

储能密度大、效率高、成本高、安

全性差

适合电力储能使用

液流电池

10 100kW

1 20h

快响应、高输出、充放电转化效

率高、自放电率低、能量密度低

电能质量、可靠性、备用电

源、削峰、能量管理、再生能

源集成

铅酸电池

1kW 50MW

1min 3h

成本低、技术成熟、寿命短、污染

环境、需要回收

电能质量、可靠性、备用电

源、频率控制、UPS

金属空气电池

1 10kW

数小时

结构紧凑、能量密度非常高、充

电性能不佳、效率低

中小型移动电源、便携式电

子装置电源、水下军用电源

超导磁储能10kW 20MW

1ms 15min

功率高、能量密度低、成本高、需

维护

输配电系统稳定性、电能质

量调节

超级电容器储能1 100kW

1s 1min

储能大、充放电速度快、能量密

度低、放电时间短

高峰值功率、低容量的场合

相变储能kW级

数小时

储能密度大冰蓄冷、熔融盐储热

在新能源电力系统中，要求储能技术要同时具有大容量储能能力和快响应能力，从当前储能技术发展情况来看，一种储能技术很难同时满足这两种需求，需要同时采用多种储能技术，配置多元的储能电源，彼此间协调控制、综合规划，最大限度发挥储能电源的效用。因此，如何合理地建立各种储能电源的运行模型，如何优化地整合利用现有各种储能技术及提出更为先进的储能新方法，使含高比例风电的电力系统能够稳定、高效地运行，是有待深入研究的课题。

参考文献（Ｒeferences）：

［1］尚志娟，周晖，王天华（Shang Zhijuan，Zhou Hui，Wang Tianhua）．带有储能装置的风电与水电互补系

统的研究（Ｒesearch of complementary system for wind

power with energy storage devices and hydro power）［J］．

电力系统保护与控制（Power System Protection and

Control），2012，40（2）：99-105．

［2］程时杰，余文辉，文劲宇，等（Cheng Shijie，Yu Wenhui，Wen Jinyu，et al．）．储能技术及其在电力系

统稳定控制中的应用（Energy storage and its applica-

tion in power system stability enhancement）［J］．电网

技术（Power System Technology），2007，31（20）：

97-108．

［3］李强，袁越，谈定中（Li Qiang，Yuan Yue，Tan Dingzhong）．储能技术在风电并网中的应用研究进展

（Progress on application of energy storage technology in

wind power integration）［J］．河海大学学报（自然科

学版）（Journal of Hohai University（Natural Sci-

ences）），2010，38（1）：115-122．

［4］Bueno C，Carta J A．Wind powered pumped hydro stor-age systems，a means of increasing the penetration of re-

newable energy in the Canary Islands［J］．Ｒenewable

and Sustainable EnergyＲeviews，2006，10（4）：312-

340．

［5］Bueno C，Carta J A．Technical economic analysis of wind powered pumped hydro storage systems，part I：

model development［J］．Solar Energy，2005，78（3）：

382-395．

［6］Bueno C，Carta J A．Technical economic analysis of wind powered pumped hydro storage systems，part II：

model application to the island of EI Hierro［J］．Solar

Energy，2005，78（3）：396-405．

［7］娄素华，崔继纯（Lou Suhua，Cui Jichun）．考虑动态功能的抽水蓄能电站综合规划模型（An integrated

planning model of pumped-storage station considering dy-

namic functions）［J］．电力系统自动化（Automation

of Electric Power Systems），2009，33（1）：27-31．［8］谭靖，李国杰，唐志伟（Tan Jing，Li Guojie，Tang Zhiwei）．基于压缩空气储能的风电场功率调节及效

益分析（Design and economic analysis of compressed air

energy storage based wind farm power regulation system）

［J］．电力系统自动化（Automation of Electric Power

Systems），2011，35（8）：33-37．

［9］戴兴建，唐长亮，张剀（Dai Xingjian，Tang Changli-

58电工电能新技术第33卷

ang，Zhang Kai）．先进飞轮储能电源工程应用研究进

展（Progress of advanced power system using flywheel

energy storage）［J］．电源技术（Chinese Journal of

Power Sources），2009，33（11）：1026-1028．

［10］戴兴建，邓占峰，刘刚，等（Dai Xingjian，Deng Zhanfeng，Liu Gang，et al．）．大容量先进飞轮储能电

源技术发展状况（Ｒeview on advanced flywheel energy

storage system with large scale）［J］．电工技术学报

（Transactions of China Electrotechnical Society），2011，

26（7）：133-140．

［11］邓自刚，王家素，王素玉，等（Deng Zigang，Wang Jiasu，Wang Suyu，et al．）．高温超导飞轮储能技术

发展现状（Status of high T c superconducting flywheel

energy storage system）［J］．电工技术学报（Transac-

tions of China Electrotechnical Society），2008，23

（12）：1-10．

［12］张步涵，曾杰，毛承雄，等（Zhang Buhan，Zeng Jie，Mao Chengxiong，et al．）．电池储能系统在改善并网

风电场电能质量和稳定性中的应用（Improvement of

power quality and stability of wind farms connected to

power grid by battery energy storage system）［J］．电网

技术（Power System Technology），2006，30（15）：

54-58．

［13］Lin C E，Shiao Y S，Huang C L，et al．A real and re-active power control approach for battery energy storage

system［J］．IEEE Transactions on Power Systems，

1992，7（3）：1132-1140．

［14］姚勇，朱桂萍，刘秀成（Yao Yong，Zhu Guiping，Liu Xiucheng）．电池储能系统在改善微电网电能质量

中的应用（Improvement of power quality of micro-grids

by battery energy storage system）［J］．电工技术学报

（Transactions of China Electrotechnical Society），2012，

27（1）：85-89．

［15］丁明，徐宁舟，毕锐，等（Ding Ming，Xu Ningzhou，BiＲui，et al．）．基于综合建模的3类电池储能电站

性能对比分析（Analysis and computation of effective re-

active power reserve of generators）［J］．电力系统自动

化（Automation of Electric Power Systems），2011，35

（15）：34-39．

［16］丁明，张颖媛，茆美琴，等（Ding Ming，Zhang Yingyuan，Mao Meiqin，et al．）．包含钠硫电池储能

的微网系统经济运行优化（Economic operation optimi-

zation for microgrids including Na/S battery storage）

［J］．中国电机工程学报（Proceedings of the CSEE），

2011，31（4）：7-14．

［17］刘素琴，黄可龙，刘又年，等（Liu Suqin，Huang Kelong，Liu Younian，et al．）．储能钒液流电池研发

热点及前景（The development and research progress in

an energy storage unit—the vanadium redox flow battery）

［J］．电池（Battery Bimonthly），2005，35（5）：

354-356．

［18］马景灵，许开辉，文九巴，等（Ma Jingling，Xu Kaihui，Wen Jiuba，et al．）．铝空气电池的研究进展

（Progress of research on aluminum air batteries）［J］．

电源技术（Chinese Journal of Power Sources），2012，36（1）：139-141．

［19］陈星莺，刘孟觉，单渊达，等（Chen Xingying，Liu Mengjue，Shan Yuanda，et al．）．超导储能单元在并

网型风力发电系统的应用（Application of super con-

ducting magnetic energy storage system-SMES in wind

power system of network forming）［J］．中国电机工程

学报（Proceedings of the CSEE），2001，21（12）：

63-66．

［20］吴俊玲，吴畏，周双喜（Wu Junling，Wu Wei，Zhou Shuangxi）．超导储能改善并网风电场稳定性的研究

（Study on SMES unit for improving the stability of power

system connected with wind farms）［J］．电工电能新技

术（Advanced Technology of Electrical Engineering and

Energy），2004，23（3）：59-63．

［21］王少荣，彭晓涛，唐跃进，等（Wang Shaorong，Peng Xiaotao，Tang Yuejin，et al．）．电力系统稳定控制用

高温超导磁储能装置及实验研究（Apparatus and ex-

periment of high temperature superconducting magnetic

energy storage used for power system stability enhance-

ment）［J］．中国电机工程学报（Proceedings of the

CSEE），2007，27（22）：44-50．

［22］王司博，韦统振，齐智平（Wang Sibo，Wei Tong-zhen，Qi Zhiping）．超级电容器储能的节能系统研究

（Energy saving system based on supercapacitor）［J］．

中国电机工程学报（Proceedings of the CSEE），2010，30（9）：105-110．

［23］邹和平，于芃，周玮，等（Zou Heping，Yu Peng，Zhou Wei，et al．）．基于超级电容器储能的双馈风力

发电机低电压穿越研究（Study on the low voltage ride

through of doubly fed wind generator based on the super-

capacitor storage）［J］．电力系统保护与控制（Power

System Protection and Control），2012，40（10）：48-

52．

［24］张慧妍，程楠，景阳（Zhang Huiyan，Cheng Nan，Jing Yang）．超级电容器储能系统的应用研究综述

（A review of super capacitor energy storage system appli-

cation research）［J］．电力电子技术（Power Electron-

ics），2011，45（12）：51-53．

［25］张国驹，唐西胜，齐智平（Zhang Guoju，Tang Xish-eng，Qi Zhiping）．超级电容器与蓄电池混合储能系

统在微网中的应用（Application of hybrid energy stor-

第3期丛晶，等：新能源电力系统中的储能技术研究综述59

age system of super-capacitors and batteries in a micro-

grid）［J］．电力系统自动化（Automation of Electric

Power Systems），2010，34（12）：85-89．

［26］于芃，周玮，孙辉，等（Yu Peng，Zhou Wei，Sun Hui，et al．）．用于风电功率平抑的混合储能系统及

其控制系统设计（Hybrid energy storage and control

system design for wind power balancing）［J］．中国电

机工程学报（Proceedings of the CSEE），2011，31

（17）：127-133．

［27］于芃，赵瑜，周玮，等（Yu Peng，Zhao Yu，Zhou Wei，et al．）．基于混合储能系统的平抑风电波动功

率方法的研究（Ｒesearch on the method based on hybrid

energy storage system for balancing fluctuant wind power）

［J］．电力系统保护与控制（Power System Protection

and Control），2011，39（24）：35-40．

［28］张步涵，曾杰，毛承雄，等（Zhang Buhan，Zeng Jie，Mao Chengxiong，et al．）．串并联型超级电容器储能

系统在风力发电中的应用（Application of series-paral-

lel energy storage system with super-capacitor in wind

power generation）［J］．电力自动化设备（Electric

Power Automation Equipment），2008，28（4）：1-4．［29］毛兆明（Mao Zhaoming）．国外用于太阳热发电和工

业加工的热储能的研究（Study of thermal energy stor-

age technology in solar power generation system and in-

dustrial processing abroad）［J］．电工电能新技术

（Advanced Technology of Electrical Engineering and En-

ergy），1984，3（4）：16-22．

［30］柯秀芳，张仁远（Ke Xiufang，ZhangＲenyuan）．高温金属储热元件释热过程的传热研究（A study on

heat transfer in heat releasing process of high-temperature

metallic heat-storage element）［J］．华东电力（East

China Electric Power），2002，（10）：5-8．

［31］王建楠，李鑫，常春（Wang Jiannan，Li Xin，Chang Chun）．太阳能塔式热发电站熔融盐吸热器过热故障

的影响因素分析（Analysis of the influence factors on

the overheat of molten salt receiver in solar tower power

plants）［J］．中国电机工程学报（Proceedings of the

CSEE），2010，30（29）：107-114．

［32］李铁华（Li Tiehua）．内融式盘管蓄冰系统实验研究（Experimental study on internal melt ice-on-coil thermal

storage system）［J］．华北电力大学学报（Journal of

North China Electric Power University），2009，36（2）：

64-68．

Ｒeview of energy storage technology for new energy power system

CONG Jing1，SONG Kun2，LU Hai-wei3，GAO Xiao-feng3，XIAO Bai1

（1．School of Electrical Engineering，Northeast Dianli University，Jilin132012，China；

2．Liaoning Provincial Electric Power Company Limited Power ElectronicＲesearch Institute，

Shenyang110015，China；3．Jilin Electric Power Co．Ltd．，Changchun130021，China）

Abstract：This paper reviews the research status of energy storage technology for the new energy power system which contains wind power．Firstly，the great significance of energy storage technology for power system containing a high proportion of wind power is discussed．Secondly，the present research progress of various energy storage technologies are systematically compared．On one hand，the paper described the theory of various energy storage technologies and analyzed the characteristics of energy storage technologies．On the other hand，it also summarized the advantages，problem and application range of various energy storage technologies．Thirdly，it adopted a new method that coordinates a variety of energy storage technologies for new energy power system and combines energy storage technology with large capacity and quick response．Lastly，it pointed out that optimal allocation of energy storage in the new energy power system has become a subject which needs further research．

Key words：new energy power system；energy storage technology；wind power generation；renewable energy

故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述_年珩

第35卷第16期中国电机工程学报V ol.35 No.16 Aug. 20, 2015 4184 2015年8月20日Proceedings of the CSEE ?2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.16.022 文章编号：0258-8013 (2015) 16-4184-14 中图分类号：TM 315 故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述 年珩，程鹏，贺益康 (浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027) Review on Operation Techniques for DFIG-based Wind Energy Conversion Systems Under Network Faults NIAN Heng, CHENG Peng, HE Yikang (College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang Province, China) ABSTRACT: Recently, grid-connected operations of doubly fed induction generators (DFIG) based wind energy conversion systems (WECS) under fault grids, especially the conditions of voltage dips and swells, negative sequence disturbances and harmonic distortions, have been the hot spot issues. From the viewpoint of grid codes and reliable operations, focused on the uninterrupted operation, the network support and the friendly connection, the key operation techniques of DFIG system were discussed under severe faults for a short time and light ones for a long time. Besides, the current investigation situation on the DFIG system was introduced, and then, the research tendency of DFIG system control considering the grid faults and disturbances was presented. KEY WORDS: doubly fed induction generator (DFIG); fault grid; abrupt voltage changes; negative sequence voltage disturbance; harmonic distortion; grid code 摘要：近年来，双馈感应风力发电系统在故障电网特别是电压骤变、负序扰动、谐波畸变下的运行控制技术，已成为风力发电系统中的研究热点。该文从各国风电并网规范、风机高效并网运行角度出发，列举了双馈风电机组在不脱网运行技术、电网支撑能力和友好并网技术等领域的关注焦点，探讨了电网短时严重故障和长期轻微故障中双馈风电机组运行的关键问题与核心技术，比较了现有双馈风电系统的控制方案，并预测了其发展趋势，给出了潜在的研究方向。 关键词：双馈感应风力发电机；故障电网；电压骤变；负序扰动；谐波畸变；并网规范 0 引言 随着风力发电技术及风电装备制造水平的快速发展，风能已经成为最具规模化应用前景和商业化开发潜力的可再生能源。根据我国于2012年发 基金项目：国家自然科学基金项目(51277159)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277159).布的《可再生能源“十二五”规划》的总体目标，到2015年，各类可再生能源在能源消费中的比重要达到9.5%以上，其中累计并网运行风电容量达1亿kW，海上风电为500万kW[1]。因此，促进风电产业科学发展、实现风电场的合理布局已成为我国保障能源安全和优化能源结构的重要抉择。然而，受限于可再生能源开发密集区与用电负荷中心区域的逆向分布特点，导致了处于电网末端大型风电场的电能需通过高压远距离输电走廊才能送达负荷中心[2]，这种风电能量的大规模集中输送方式易造成风电机组并网运行安全故障。近年来，甘肃玉门风电场、宁夏贺兰山风电场等大规模风电场脱网事故，暴露了大型风电场的集中接入方式给电力系统安全、稳定、高效运行带来的冲击与挑战[3-4]。 为提升电网对风电的接纳能力、规范风电机组并网运行方式，世界各国纷纷制定出台了相应的风电并网接入导则，对风电机组运行的安全性、稳定性提出了严格要求[5-8]，主要体现在以下方面：1）风电系统应能有效抵御电压骤变、负序扰动、谐波畸变等各类短时及长期电网故障；2）风电机组应为电网提供必要的电压、频率支持，增强电网稳定性。我国立足于本国电网结构、可再生能源配比等实际情况，在广泛征求风电设备制造商、风电场运营商等各方面意见的基础上，于2012年颁布实施了《风电场接入电力系统技术规定》，要求风电机组在20%的机端电压条件下实现不脱网连续运行至少625ms，同时能承受长期2%的电压不平衡度、短时4%的电压不平衡度以及4%的并网电压谐波畸变率，并为故障电网提供无功电流支持[5]。可以预见，在不久的将来，风电机组将由原来单纯自身保护的受端系统，逐渐转变为含有辅助服务功

储能电站技术方案设计

储能电站总体技术方案

2011-12-20 目录 1.概述 (2) 2.设计标准 (3) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (7) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (8) 3.4并网控制子系统 (11) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (13) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (15)

1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。

储能技术应用和发展前景

储能技术应用和发展前景 深圳市中美通用电池有限公司网址:WWW+中美通用电池首字母+COM General Electronics Battery Co., Ltd. 网址:WWW+中美通用电池首字母+COM 储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高电力设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长，从而带来相应的投资机会。 随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。储能技术关系到国计民生，具有越来越重要的经济价值和社会价值，目前储能在中国的发展刚刚起步。国家应该尽快研究储能技术的相关产业标准，加强储能技术基础研究的投入，切实鼓励技术创新，掌握自主知识产权;从规模储能技术发展起始阶段就重视环境因素，防治环境污染;充分发挥储能在节能减排方面的作用，把对新能源的鼓励政策延伸到储能环节。 近年来，我国电网峰谷差逐年增大，多数电网的高峰负荷增长幅度在10%左右，甚至更高。而低谷负荷的增长幅度则维持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于负荷的增长幅度，在电网中引入储能系统成为了实现电网调峰的迫切需求。 储能技术拥有广泛的应用前景，但实现规模化储能当前仍是一个世界性难题。目前，我国约有40个储能示范项目，而规模在1000千瓦级的项目为数不多。这些储能项目多起到示范、探索性作用，并不具备产业化意义。 储能产业的发展机遇

储能技术的三类价值体现

储能技术的三类价值体现 在过去相当长一段时间，储能在电网的应用技术主要是抽水蓄能，应用领域主要是移峰填谷、调频及辅助服务等。近年来，随着新能源发电技术的发展，风电、太阳能光伏发电等波动性电源接入电网的规模不断扩大，以及分布式电源在配网应用规模的扩大，储能及其在电网的应用领域和应用技术都发生了很大变化。储能技术类型不断增多，应用范围也在扩大，本文就从储能技术的类型与应用范围谈起。 储能技术即能量存储和再利用的技术，按其基本原理分类，可分为物理储能、化学储能以及一些前沿储能技术，其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等，化学储能有铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等，液态金属电池、铝空气电池、锌空气电池等属于比较前沿的技术。不同的储能技术其特征和应用范围也有所区别。单从储能技术评价指标来看，就包括功率规模、持续时间、能量密度、功率密度、循环效率、寿命、自放电率、能量成本、功率成本、技术成熟度、环境影响等。可以说，没有一种单一储能技术可以适应所有的储能需求，应按需选择合适的储能技术或技术组合。 1、储能技术简介 1.1抽水蓄能电站 抽水蓄能使用两个不同水位的水库。谷负荷时，将下位水库中的水抽入上位水库;峰负荷时，利用反向水流发电。抽水储能电站的最大特点是储存能量大，可按任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%——85%。 1.2压缩空气储能 压缩空气储能系统主要由两部分组成：一是充气压缩循环，二是排气膨胀循环。在夜间负荷低谷时段，电动机—发电机组作为电动机工作，驱动压缩机将空气压入空气储存库;白天负荷高峰时段，电动机—发电机组作为发电机工作，储存的压缩空气先经过回热器预热，再与燃料在燃烧室里混合燃烧后，进入膨胀系统中(如驱动燃气轮机)发电。 1.3飞轮储能系统 飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。近年来，一些新技术和新材料的应用，使飞轮储能技术取得了突破性进展，例如：磁悬浮技术、真空技术、高性能永磁技术和高温超导技术

探析储能技术在风力发电系统中的运用

探析储能技术在风力发电系统中的运用 随着社会的不断进步，用电需求也在不断增加。在经过多年发展之后，我国目前已经在电力领域取得了国际领先的优势，能够为公众提供更加安全稳定的电能。在经过几十年的技术积累之后，风力发电已经逐渐呈现在公众面前，能够以更低的成本发出更加高质量的电能，极大的减小对环境的破坏。风电属于清洁可再生能源，在实际应用中可以结合储能技术发挥出更大的作用。文章将对储能技术的原理以及特点进行说明，并且阐述储能技术在风力发电中的应用前景。 标签：储能技术；风力发电；应用 Abstract：With the continuous progress of society，the demand for electricity is also increasing. After years of development，China has made a leading international advantage in the field of electric power，and can provide more safe and stable electricity for the public. After decades of technology accumulation，wind power generation has been gradually presented to the public，which can generate higher quality electricity at a lower cost and greatly reduce the damage to the environment. Wind power is a kind of clean and renewable energy，which can be combined with energy storage technology to play a greater role in practical applications. The paper will explain the principle and characteristics of energy storage technology，and describe the application prospect of energy storage technology in wind power generation. Keywords：energy storage technology；wind power generation；application 随着我国对环境的保护不断重视，国家对新能源的研究投入也越来越大，并且提出了新能源振兴计划，其中风力发电因其污染小、可再生性强等特点尤其被大家关注。风力发电涉及到多方面的专业技术，要将储能技术引入到风力发电系统中，以此来更好的提高电能的质量。当前风力发电已经获得了一些应用，并且正朝着提高风电场输出功率的方向发展，预计在2020年左右，风力发电将会在我国总体发电容量中占有较大的份额。 1 储能技术的分类和特性 1.1 飞轮储能系统 飞轮储能的主要原理是利用电动機带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。目前通过超导磁悬浮技术能够有效降低损耗，采用复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。飞轮储能系统中需要使用到许多性能优秀的材料技术以及电力电子变流技术，在实际应用中能量转化过程有所消耗，最终使得整个飞轮储能系统的转化效率一般在90%左右。这种储能系统具有无污染、充放电次数无限以及维修便利的优势，已经得到了很多应用。在后来的研究中发现，在飞轮储能系统中使用积木

储能技术分类概述

储能技术分类概述 （一）储能的定义及分类 1.储能的定义 储能是通过特定的装臵或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来，以便以后在需要时利用的技术。储能主要是指电能的储存。储能又是石油油藏中的一个名词，代表储层储存油气的能力。储能本身不是新兴的技术，但从产业角度来说却是刚刚出现，正处在起步阶段。 广义的电力储能技术是指为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备，所有能量的存储都可以称为储能。传统意义的电力储能可定义为实现电力存储和双向转换的技术，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等，利用这些储能技术，电能以机械能、电磁场、化学能等形式存储下来，并适时反馈回电力网络。能源互联网中的电力储能不仅包含实现电能双向转换的设备，还应包含电能与其他能量形式的单向存储与转换设备。在能源互联网背景下，广义的电力储能技术可定义为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备。如图１所示，电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术围绕电力供应，实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”。其中，电化学储能和电动汽车实现了电力双向转换，用双框线标出，其余用单框线标出，图中箭头的方向表示能量流动的方向，ＦＣＥＶ表示燃料电池电动汽车，ＢＥＶ表示电化学电池电动汽车。

图 1：能源互联网中的电力储能技术 除储能设备外，还包含了热电联供机组、燃料电池、热泵、制氢等能源转换设备。储能和能源转换设备共同建立了多能源网络的耦合关系。在实际应用中，二者常进行一体化设计，难以区分，因此本文将具有储能能力的电力转换设备也纳入广义电力储能的范畴。图中，通过新能源发电实现风、光、潮汐、地热等主要一次能源向电能的转换。在电网传输和消纳能力的限制下，部分新能源发电将通过制氢、制热等方式进行转换，部分新能源发电以电化学储能等双向电力储能设备存储并适时返回电网。在各电力储能技术的支撑下，新能源发电与热电联供机组、燃料电池、热泵等转换设备协调运行，实现了新能源高效利用目标下，以电能为核心的多能源生产和消费的匹配。 2.储能按技术原理分类 按照技术原理划分，储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、

储能技术及其在现代电力系统中的应用

储能技术及其在现代电力系统中的应用 内容摘要 从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。 现代电力系统中的新问题 安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。 2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。 加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。 长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。在这种运行模式下，输电网相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。 目前，电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备，当前采用的主要方法是发电机容量备用（包括旋转备用和冷备用），这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。某些情况下，即使系统有充足的备用容量，如果电网发生故障导致输电能力下降，而备用机组又远离负荷中心，备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心，无法保证系统的稳定性。因此，在传统电力系统中，当系统中出现故障或者大扰动时，同步发电机并不总是能够足够快地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定，这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。但是，在大电网互联的模式下，局部的扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击，严重时会发生系统连锁性故障甚至系统崩溃。美国和加拿大2003年8月14日发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。如果具有有效的有功和无功控制手段，快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率，就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。 在现代电力系统中，用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高。冲击过电压、电压凹陷、电压闪变与波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支

风力发电的发展现状与关键技术综述

12 用资源，建立统一的中小企业外部诚信信息发布平台；配合银行部门加大对中小企业进行信用评级，评价结果作为中小企业贷款时商业银行认可的信用标准和必备条件，以期降低融资成本，缩短放贷时间。 3.6　打造良好金融环境 营造“守信光荣、失信可耻”的道德氛围，大力宣传一批诚实守信的中小企业典型，同时强化公正执法环境，执法部门应加大对逃、赖、废金融债务行为的惩罚力度，为金融环境提供强大的法治保障。参考文献 [1] 白金花．中小企业融资渠道拓展探析[J]．中国高新技术企业，2010，（34）． [2] 宋德荣．我国中小企业融资问题研究[D]．中国海洋大学， 2010． [3] 姚益龙．中小企业融资问题研究[M]．北京：经济管理出 版社，2012． 作者简介：殷慧琴（1974-），女，江西吉水人，供职于江西省吉水县统计局。 （责任编辑：王书柏） 随着世界经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，人类的生活水平也随之提高。经济发展、科学进步、人们生活水平的提高，都需要能源的大力支持，这也导致全球能源消耗的快速增长。根据相关数据显示，到2020年全球的能源消耗将再增长50%～100%。由此可以看出，能源的消耗造成的气体对地球的温室效应的影响也在不断扩大，为人类带来严重后果。 针对这一现象，人们也陷入了深思：如何才能建立一个可持续发展的社会环境？因此，节约能源也成为了各国关注的话题。人们逐步将眼光转向了清洁发电的方法。 在清洁发电的方法中，风力发电无论从技术层面，还是实际操作方面，都是最成熟的发电方法之一。相对于消耗煤炭和石油的老旧方式，风力发电既不消耗任何能源，又能减排二氧化碳等污染物，净化空气。同时，风力发电在新能源领域中，不仅可以调整电力工业结构，也是极具商业开发规模的发电方式。因此，许多国家已将风电发展作为国家可持续发展的重头戏。 1　风电发展历史与现状 第一台风力发电机的雏形形成于丹麦，虽然是电力方面的重大发展，但因技术的不完善、经济支 风力发电的发展现状与关键技术研究综述 王海峰 （广东电网公司湛江供电局，广东 湛江 524005） 摘要： 文章主要论述了国内外风电最新的发展现状和风力发电的关键技术最新研究进展，并对风电技术中的功率控制技术和风电功率预测做了重点论述。另外，在其中简要介绍了全球风电的发展概况、中国风能资源分布情况等相关内容。文章有助于对风电发展全面了解和深入掌握。关键词： 风力发电；风电技术；功率控制；风电功率预测中图分类号： TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0012-03 2012年第33/36期（总第240/243期）NO.33/36.2012 （CumulativetyNO.240/243）

海上风力发电技术综述

海上风力发电技术综述 1概况风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。欧美海上风电场已处于大规模开发的前夕。我国东部沿海水深50 m以的海域面积辽阔，而且距离电力负荷中心（沿海经济发达电力紧缺区）很近，随着海上风电场技术的发展成熟，风电必将会成为我国东部沿海地区可持续发展的重要能源来源。 海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高，综合来看，海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。 海上风电场的发电成本与经济规模有关，包括海上风机的单机容量和每个风电场机组的台数。铺设150MW海上风电场用的海底电缆与100MW的差不多，机组的大规模生产和采用钢结构基础可降低成本。目前海上风电场的最佳规模为120～150MW。在海上风电场的总投资中，风电机组占51%、基础16%、电气接入系统19%、其他14%。丹麦电力公司对海上风电场发电成本的研究表明，用国际能源局（IEA）标准方法，按目前的技术水平和20年设计寿命计算，估测的发电成本是0.36丹麦克朗（人民币0.42元或0.05美元）/kWh。如果寿命按25年计算，还可减少9%。 海上风电场的开发主要集中在欧美地区，其发展大致可分为5个不同时期： ①1977～1988年，欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究；② 1990～1998年，进行欧洲级海上风电场研究，并开始实施第1批示计划；③ 1991～1998 年，开发中型海上风电场；④ 1999～2005年，开发大型海上风电场和研制大型风力机；⑤ 2005年以后，开发大型风力机海上风电场。 2海上风环境 一般说来海上年平均风速明显大于陆地，研究表明，离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。 2 1 风速剖面图海面的粗糙度要较陆地小的多，因此风速在海平面随高度变化增加很快，通常在安装风机所关注的高度上，风速变化梯度已经很小了。因此通过增加塔高的方法增加风能的捕获在某种程度上不如陆地有效。由于海上风边界层低，所以海面上塔高可以降低。陆地与海上风速剖面比较如图1所示。

我国电力系统对大规模储能的需求分析

我国电力系统对大规模储能的需求分析 摘要：电化学储能作为一种调节速度快、布置灵活、建设周期短的调节资源日 益受到人们的关注和重视。推动 GW 级电化学储能建设应用，构建更加灵活高效的电力系统，是保障“十四五”以及未来新能源健康发展和电力系统稳定运行的 必然要求。本文所研究的大规模储能指的是技术上的电化学储能，所提及 的储能电站指的工程上的电化学储能电站。 关键词：电力系统；大规模储能；需求分析 常见储能技术 （1）物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中最成熟的也是最普及 的是抽水储能，其主要的应用场景是在电力系统中参与削峰填谷、调频调相等。抽水储能的 时间长短各异，从几个小时一直到几天，其能量转换效率为 70%~85% 之间。但抽水储能电 站也有其不利因素，其建设受到地形的限制因素较多，建设周期也因地形地貌而异，一般周 期都较长。当用电的区域与抽水蓄能电站相距较远时，其效率也得不到保证，过程中的消耗 较大。压缩空气储能早在 1978 年就实现了应用，但由于受地形、地质条件制约，没有大规 模推广。飞轮储能是将电能转化成机械能，以能量转换的方式将能量储存起来，在需要时飞 轮运转使发电机发电产生电能。飞轮储能的有点是寿命较长且无污染，但是其可发出的能量 密度较低，可以考虑作为蓄电池方式的补充方案进行建设。（2）化学储能的方式是现有的 几种储能方式中最多的。在化学储能范围内其技术水平和应用的条件也各有不同。首先，蓄电池储能是最成熟，最被广泛大众所应用的技术，根据其化学组成部分的不同可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池的技术在现阶段已经成熟， 可以作为大容量大规模储能系统，其单位成本和储能成本都很低，安全性可靠性也十分优秀，已经与小型的风力、光伏发电系统和中小型的分布式发电系统中得到了应用，但是铅酸电池 有一个致命弱点就是铅是重金属，会对环境造成污染，不符合当下绿色能源、清洁能源的发 展趋势，所以其不具备未来的发展空间，仅能在现阶段小范围使用。锂离子、钠硫、镍氢电池等这些蓄电池存在着其制造成本过高的问题，作为大规模的储能电站还不成熟，产品的性 能目前尚无法满足储能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。最后超级电容是 1970 年 来开始产生的储能器件，其原理是使用特殊的电极材料和电解质，这种超级电容是普通的 20-1000 倍，其优点是容量巨大，而且还保留了传统的电容器的释放能量快的特点，目前已 经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合。 我国电力系统对大规模储能的需求分析 特高压电网过渡期面临的问题 随着大容量直流、高比例新能源的发展，我国电源、电网格局都发生了重大变化。以低 惯量、弱支撑为特征的新能源机组在电网中的比例不断增加，跨区输送的大容量直流替代了 受端电网的部分常规电源，导致电网中传统的同步发电机组占比逐渐降低，同步电网的惯量支撑和一次调频能力不断下降，频率的支撑和调节能力难以应对大容量直流闭锁造成的功率 不平衡量冲击，造成频率跌落深度增大，频率恢复困难，系统安全稳定受到威胁。在跨大区 交直流混联电网中，跨区直流的闭锁还可能引发大区间交流联络线上的大规模潮流转移，造成跨区同步互联电网之间的失稳和解列事故。2015 年 9 月 19 日锦 苏特高压直流发生双极闭锁，引起华东电网瞬时损失功率 490 万千瓦 ( 设计容量 720 万 千瓦 )，当日负荷水平 1.5 亿千瓦，网内开机容量

电力储能产业

电力储能产业 Revised as of 23 November 2020

电力储能产业上市公司 1.阳光电源 是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案、储能及微电网解决方案。其中光伏电站解决方案包括：荒漠电站、屋顶电站、山丘电站。能及微电网解决方案主要有储能并网系统、光储微电网系统、燃料节约系统，主要应用与厂矿、企业、村落、通讯基站、光伏、风能发电站、地铁、港口医院等。 太阳能光伏逆变器产品继续稳居国内市场占有率第一，光伏电站系统集成业务也快速发展。 公司布局储能电源领域公司与三星SDI株式会社与2014年11月在韩国釜山签订了正式的合资合约，双方将在合肥建立合资公司，携手开展电力用储能系统相关产品的研制、生产和销售。依据计划，双方将在合肥高新区新设立储能电池和储能电源两个合资公司，分别从事电力用锂离子储能电池包的开发、生产、销售和分销，及电力设施用变流设备和一体化储能系统的开发、生产、销售和分销。双方约定，将充分利用各自优势，强强联合，共同开拓电力储能市场，并致力于成为全球领先的储能产品及系统解决方案供应商。 2.南都能源 公司主营业务为通信后备电源、动力电源、储能电源、系统集成及相关产品的研发、制造、销售和服务；主导产品为阀控密封蓄电池、锂离子电池、燃料电池及相关材料。产品广泛应用于通信、电力、铁路等基础性产业；太阳能、风能、智能电网、电动汽车、储能电站等战略性新兴产业；电动自行车电池、通讯终端应用电池等民生产业。 公司战略目标：致力于成为全球的通信后备电源、储能应用电源、动力电源和新能源应用领域系统解决方案的领导者。在储能应用领域，拥有大型储能、离网储能、分布式储能的系统设计及集成技术；在动力应用领域，拥有电动汽车、电动叉车、电动自行车等车用超级电池、锂离子电池技术；在通信应用领域，拥有IDC等交

储能技术在风力发电系统中的应用综述

储能技术在风力发电系统中的应用综述 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。将储能技术引入风力发电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，保证风力发电并网运行。 1、储能技术的分类 储能技术分为电磁储能、物理储能、电化学储能和热储能等4类，如图1所示。 超导储能 电磁储能 超级电容器储能 抽水储能 物理储能压缩空气储能 储能技术飞轮储能 氢储能 电化学储能液流电池铅酸电池 电池锂离子电池 热储能钠硫电池 图1. 储能技术的分类 1.1 超导储能技术 超导储能系统(SMES)利用超导体制成的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来，需要时再将储存的能量送回电网。 超导储能技术的优点是：○1、储能密度高约（108J/m3）且能长时间无损耗的储能，而蓄电池储能重复次数一般在千次以下；○2、能量的释放速度快，功率输送时无需能源形式的转换，响应速度快（ms 级），转换效率高（>96%），比容量（1~10kWh/kg）和比功率

（104~105kW/kg）大；○3、超导储能线圈的储能量与功率调节系统的容量，可独立的在大范围内选取。可调节电网电压、频率、有功和无功功率，实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿；○4、超导储能装置使用寿命长；○5、超导储能装置可不受地点限制，且维护简单、污染小。 与其他储能技术相比，超导储能仍很昂贵，除了超导体本身的费用外，维持系统低温导致的维修频率提高以及产生的费用也相当可观。 1.2 超级电容器储能技术 超级电容器（Supercapacitor）是一种新兴的储能元件，功率密度大、储能效率高、安装简易，能够适应不同的环境而无需维护，可以单独储能，可以与其它储能装置混合储能。超级电容器将能量以电场能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，再将存储的能量通过控制单元释放出来，可以对系统起到瞬时功率补偿的作用，并可以在发电中断时作为备用源，以提高供电的稳定性和可靠性，实现电能的平衡、稳定控制口。 1.3 抽水蓄能 抽水蓄能装置（Pumped Hydro Storage）是指在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放的能源储存方式。抽水蓄能是现在最成熟的储能技术，全球共有300 个超大抽水储能系统，虽然地理条件限制，绝大多数风电场不具备建抽水蓄能电站的条件，但是抽水储能仍是应用风电场的最好方案。 1.4 压缩空气储能(CAES) 压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的气压势能并贮存于贮气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机做功发电，满足系统调峰需要。 1.5 飞轮储能系统 飞轮储能单元是一种基于机电能量转换的储能装置，其基本工作原理是：飞轮储能(FESS)是一种机械储能方式，飞轮被放置在真空中，其基本原理是“充电”时将电能转换成飞轮运动的动能，并长期蓄存

风力发电系统中储能技术的研究

风力发电系统中储能技术的研究 发表时间：2018-09-17T15:37:22.667Z 来源：《基层建设》2018年第25期作者：张亚云[导读] 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。 北京天润新能投资有限公司西北分公司新疆乌鲁木齐 830000 摘要：在这个阶段，随着社会经济的不断发展，资源短缺问题越来越严重，新能源的发展已成为人们关注的焦点。因此，很多国家都很早就开始探索新能源，取得了很好的效果。在风力发电方面，风电高度随机，风电来源缺乏稳定性。这是使用风力发电的瓶颈问题。为了解决风力不稳定问题，必须采用储能技术来提高风力发电的稳定性和可靠性。 关键词：风力发电、储能技术、研究 引言：风力发电是将风能作为大规模清洁能源的最有效方式，它不仅可以改善能源结构，而且可以减少对环境的污染，因此，在日益突出的环境问题上，风电技术也得到了迅速发展。随着发展，大型和大容量风电场已在全球范围内投入生产，对于风力发电系统，储能技术的重要作用主要体现在以下几个方面：一是提高风电系统的稳定性，解决风能资源稳定性差的问题；其次，风力发电系统的稳定运行可以保证整个电网系统的稳定性，确保电力输出的稳定性，可以提供大规模的能源支持。最后，储能技术还可以确保电力系统中存储足够的电力，为人们提供持续，稳定的电力支持。 1储能技术的分类 储能技术主要包括四大类：电磁储能，物理储能，电化学储能和热能储存，电磁能量存储包括超导能量存储和超级电容器能量存储。物理储能包括抽水蓄能，压缩空气储能和飞轮储能，电化学储能包括储氢，液流电池。 1.1 电磁储能。超导储能技术主要是利用超导体制成的线圈来储存电网励磁产生的磁场，并将储存的能量在正确的时间送回电网。超导储能技术具有能量储存密度高，长期无损储能，能够快速释放能量，能够在大范围内独立选择，使用寿命长的特点，超导储能装置不受位置限制维护简单，污染低。当然，超导储能技术的缺点在于其成本高昂，超级电容储能技术是一种新型的储能装置。具有功率密度大，储能效果好，安装方便等特点，它是免维护的，可以单独使用或与其他储能装置组合使用。 1.2 物理储能。抽水蓄能主要用于在电力负荷低负荷期将水从下水库泵送至上池水库，将电能转化为重力势能，并在电网高峰负荷期间释放能量。到目前为止，抽水蓄能技术已被应用于最为成熟，是风电场储能方案的最佳应用。压缩空气储能主要利用电力系统负荷低时的剩余电量来驱动空压机，将空气压入大容量封闭的地下溶洞，并将压缩空气转化为压力势能储存在储气室。飞轮储能系统属于机械能方法。它主要将电能转换成飞轮在“充电”期间的动能并存储。当需要电力时，飞轮的动能转化为电能。储能方式不适合风电场。但是，它可以快速抑制风力发电的快速波动，因此可以与其他储能系统结合使用。 1.3 电化学储能。电化学储能技术包括氢燃料电池，全钒液流电池，铅酸电池，锂离子电池和钠硫电池。当风能无法充分利用时，氢燃料电池将这些多余的能量转化为氢气用于储存。氢燃料电池将燃料的化学能直接转换成电能，全钒液流电池是液流电池发展的主流。该技术可以达到兆瓦级水平，因此主要用于大型风电场。铅酸蓄电池在储能技术上更加成熟，历史悠久。产品主要密封，免维护，储能容量可达20MW。与其他储能技术相比，铅酸蓄电池的制造成本更低，可靠性更高，能量密度适中，是电力系统中应用最广泛的蓄电池。锂离子电池是磷酸铁锂电池发展的主流，其成本较低，且环境小，因此风电的应用前景广阔。钠液流电池是当前报告的大容量蓄电池，具有良好的发展前景。 2风力发电的储能技术的研究现状 2.1低电压穿透能力在风电系统中的提高。风电技术中低压普及的发展一直是关键因素，对于系统稳定系统而言，这也是风力发电技术发展中的重要挑战之一。从两个级别的风力涡轮机和风力农场工作是一种改善低电压穿透的方法，有两种方法可以提高风机工作水平低压的渗透率：首先，改进控制方法，其优点是不需要添加其他附加设备，因此该方案实施起来更简单；缺点是电网故障引起的暂态能量不平衡，改进后的方案不能从根本上解决瞬时能量不平衡问题，难以达到预期的效果。其次，添加硬件设备。优点是有很多方法来实现这种方法；缺点是附加成本会显着增加。增加硬件设备是风电场故障穿越能力的有效方法。 2.2平衡抑制风力发电产生功率的波动。风电出力波动是电网稳定，电能质量和经济动员的根本原因之一，因此，在使风力发电系统发挥作用的情况下，需要将不确定风速的变化对风力发电系统的输出的影响抑制为最小限度，并且控制风力发电的输出的功率的变化通过合理引入ESS并制定相应的控制策略。为了达到上述目的。通过大量的研究，可以看出，对于风电的波动，ESS可以用来稳定风电机组和风电场的风电波动。从其独立的角度来看，超级电容器与风力发电系统中的独立DC并行使用。在母线上，为抑制风电机组功率的波动，采用模糊理论对现象进行调节和控制。通过实验验证，风力发电系统中风力涡轮机的预测可能在很大程度上干扰了拟议策略的实际控制结果。风力发电系统中的大型风电场的单个单元受到塔阴影效应和尾流效应的影响。预测风力发电机的输出量非常困难，实际实施起来非常困难。因此，在风电场层面，在上述中，在用于存储能量的装置中，选择并联连接的方法以连接到DC总线，同时，该方法通过测试和检验是可行的。 3储能技术在风力发电系统中的应用 3.1储能设备的接入。储能技术在风力发电系统中的应用，可以提高整个系统的稳定性，降低电力公司的投资成本，为公司带来更大的经济效益，为此，我们必须积极开发和应用有效的储能技术。如果要采用储能技术，首先要连接储能设备，使储能设备成为风电系统的重要组成部分。在获取之前，要充分了解当地风资源的特点，必须明确电力公司自身的情况和条件，根据实际需要选择不同的储能装置，以预留多余的风资源，提高稳定性的电力系统，风资源不足时投入使用，实现电能的稳定输出。 对于风力发电系统的储能技术，可根据结构形式的差异对储能技术进行合理分类。具体而言，根据不同的储能结构，储能技术可分为分布式和集中式两种。首先，分布式储能设备安装在风力涡轮机的位置，每台发电机安装储能设备以确保稳定供电。虽然这种方法能够有效提高供电质量和水平，但也存在一些不可避免的缺陷：但是，使用这种技术会增加能源的能量，必须使用先进的转换器和储能装置来满足需求，许多电力公司在这方面不具备条件，这也限制了这项技术的进一步推广。 3.2分布式储能技术的应用。在风力发电系统中，存在直流环节，如果您想使用分布式储能技术，则需要连接直流母线和电容。如果风力不够，可以使用储能设备补充直流母线和直流侧变速器的功率，然后通过变流器传输到电网，从而提高系统的稳定性。如果风电上升，剩余的能源也可以送到直流侧，这些电能可以传输到储能装置，充分利用电能资源。

(完整word版)风电文献综述报告

文献综述报告 （2015届本科） 学院：工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气2班 姓名：张越 学号：1127226 指导教师：谢嘉 2015年 6 月

小型风力发电系统研究与设计 前言： 随着近年来地球温室效应加重，传统化石燃料供应愈发紧张，人们开始进行新能源的寻找和开发。而风能作为一种无污染的可再生能源，其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出。据研究，如果全球风能总量的1%被利用，那么世界3%的能源就可以被节省下来。风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。 1 风力发电研究的背景和意义 风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流，世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。从 20 世纪 90 年代开始，世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家，更需要开发利用风电技术。技术创新使风电技术日益成熟。目前，在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。一个重要原因是各国积极以科学的发展观，采取技术创新，使风电技术日益成熟。目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平，并成为当前世界风力发电的主力机型，兆瓦级的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。同时，在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术，有效地提高风力发电总体设计能力和水平，而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。技术进步使风电成本具有市场竞争能力。长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义，忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。近 10 年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且日趋接近常规发电的成本。世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照这一规律计算，近几年的风电增长率一直保持在 30%以上，这就意味着每隔 30 个月左右，成本就会下降 15%。风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像