储能在新能源发电系统发电侧的应用

宋喆

【摘  要】随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。新能源发电技术一直以来被认为是我国解决能源危机问题的出路。然而，利用新能源技术所发的电能总是存在着与电网参数不匹配的问题，造成无法并网或并网能力低下。储能系统的出现对解决新能源发电并网问题起到了积极的作用。进一步推动了新能源发电应用方案的普及和推广，并有效地解决了分布式能源集中调配的问题，使得新能源发电并网能力发生了质的飞跃。本文就储能在新能源发电系统发电侧的应用展开探讨。

【关键词】新能源发电系统;储能系统;应用分析

引言

储能不仅可以解决新能源发电的波动性、间歇性等问题，还可以提高电网柔性和本地消纳新能源的能力，随着新能源的不断发展，在电源结构中的占比将不断提高，因此储能的需求将更加迫切，应用前景十分广阔。

1我国储能发展情况

近几年，储能技术快速推广，我国出台了系列政策鼓励促进储能的发展。截至2018年6月底，我国已投运电化学储能项目累计装机532.7MW。在应用分布上，用户侧领域的累计装机规模最大，为264MW，所占比重达到50%;集中式可再生能源并网和电网侧领域分列二、三位，所占比重分别为25%和14%。按技术类型分析，锂离子电池累计装机规模366.38MW，所占比重近70%，应用覆盖集中式可再生能源、辅助服务、电网侧及用户侧储能应用全领域;铅蓄电池累计装机规模143.78MW，占据27%，用户侧是其主要应用场景。累计装机规模前五名的省份和自治区依次为：江苏、青海、广东、西藏、山西，装机规模分别为118.97MW、71.16MW、40.72MW、38.54MW和36MW。

2新能源发电系统发电侧储能典型结构

新能源发电系统受外界环境等因素的影响输出功率随机波动，系统中负荷的投切也具有不确定性，储能装置最主要的作用就是补充系统的功率缺额，使系统运行在动态平衡的过程中，保证系统的稳定运行，抑制系统电压波动。要维持系统母线电压的稳定，储能单元必须要通过削峰填谷的功能来实现发电功率与负载消耗功率的平衡。同样的，系统输出电压的稳定是系统输入输出功率平衡的外在表现。因此，将系统的功率平衡与电压稳定相结合，通过储能单元的充放电追踪直流侧电压的算法来实现储能系统的控制。

3储能在发电侧的作用

对于传统火电机组，储能应用于发电侧，可以提高机组效率、辅助动态运行、取代或延缓新建机组。一方面，根据日前发电曲线和调度中心的实时指令来对储能系统进行充放电，可以调节发电机组的总输出，使发电机组可以在接近额定功率的条件下运行，增强了发电厂整体的调峰能力;另一方面，发电机组在用电低谷时段对储能系统进行充电，可以在用电高峰时段满足高效、快速地向负荷放电的同时还可保证电网的稳定运行。对于风电、光伏发电等新能源，储能作为一种新兴技术，不仅可以解决新能源发电的波动性、间歇性等问题，还可以提高电网柔性和本地消纳新能源的能力。儲能在风电场中的作用主要是增加风电调节能力、跟踪计划出力、平滑风电输出等。储能在集中式并网光伏电站中的作用主要是电力调峰、控制电能质量、保证系统稳定等。

4新能源发电侧储能的运行控制

4.1储能技术应用于风力发电机组、风电场

如果一个地区的风电场数量较多，那么如何提高风电场的稳定性以及电能质量，解决低电压穿越就成了风电场最主要的问题之一。首先要安装储能系统，放置在变流器附近，这样能够有效提高输出功率的稳定性。除此之外，安装双向的变流装置也是非常有必要的，每一个风电机组都必不可少。还要借助一定的方法，控制发电机组，降低功率，使功率平滑缓慢，这样才能在一定程度上对功率起到缓冲作用。即使在极端条件下，电网的功率也能满足所有的要求，并把多余的电能吸收储存，这样不会对风电机组产生伤害，也提高了电压的穿越能力，这种储能技术能够进行动态调节在第一时间做出响应，确保电力系统安全稳定的运行。

4.2储能装置稳定交流电压的控制

通过储能单元的充放电追踪交流侧电压的算法来实现储能系统的控制。为了防止极端天气状况对系统的影响，系统中假设了运行保护控制。当检测到蓄电池两端的电压U>U时，蓄电池处于过充状态;当U<U，蓄电池处于过放状态，此两种情况下蓄电池停止充放电控制。当以蓄电池作为光伏发电单元的储能元件时，尽量要选择大容量的蓄电池，因为大容量的蓄电池能够保证系统的不间断供电。

4.3优化能源利用能力

储能系统不仅仅通过将新能源发电系统的后期电能进行处理，以达到正常接入电网的效果，还可以直接影响前级发电系统，使得其可以更加稳定的工作，在前期就在一定程度上保证所发电能的初步质量。其原理是将发电系统多余的电能储存在储能系统中，当后级电能需求增大时，通过储能系统输出电能辅助前级发电系统运转，保证输出更多电能。或者当自然条件不能够驱使发电系统达到一定的转速进行工作时，储能系统通过输出电能辅助其稳定在一定转速上，有效保证所发电能可以接近电网并网时的电能质量。

5大规模储能技术发展实现途径

5.1跟踪计划出力，提高新能源并网能力

跟踪计划出力，是指根据计划出力曲线，控制储能系统的充放电过程，使得实际输出功率尽量接近计划出力，从而增加新能源发电输出功率的准确性，提高电力系统的利用率以及新能源的并网能力。储能应用于跟踪计划出力的能量调度策略为：一是尽可能充分利用新能源发电，即首先让新能源发电满足负荷需求，若有富余的能量则对储能系统进行充电。二是当尽可能利用新能源发电仍不能满足负荷的需求时，若储能系统能量充足，则考虑由储能系统进行放电，提供能量满足负荷所需。三是若计划出力曲线超出了储能型风电场和光伏发电场的调控范围，则尽可能地调控储能型风电场和光伏发电场输出功率接近计划出力曲线。

5.2跟踪计划出力，提高新能源并网能力

跟踪计划出力，是指根据计划出力曲线，控制储能系统的充放电过程，使得实际输出功率尽量接近计划出力，从而增加新能源发电输出功率的准确性，提高电力系统的利用率以及新能源的并网能力。储能应用于跟踪计划出力的能量调度策略为：一是尽可能充分利用新能源发电，即首先让新能源发电满足负荷需求，若有富余的能量则对储能系统进行充电。二是当尽可能利用新能源发电仍不能满足负荷的需求时，若储能系统能量充足，则考虑由储能系统进行放电，提供能量满足负荷所需。三是若计划出力曲线超出了储能型风电场和光伏发电场的调控范围，则尽可能地调控储能型风电场和光伏发电场输出功率接近计划出力曲线。

5.3多种措施促进储能技术的发展

一是政策支持。国家应该合理的制定电价，提出相关的政策。严格区分废气电、高低品位电的价值以及价格。相信政策在实施的过程中，储能产品就能获得更多的资金，这个行业也能迅速发展。二是资金支持。为储能技术提供专项的资金支持，例如压缩空气、电化学储能技术等等。为他们提供更多的研究资金，最大程度扩展研究平台。三是产业技术自主提升，对储能技术的广泛应用起到促进作用。四是新能源场站采用先进的储能技术要积极主动，对弃风、弃光现象的发生都会减少。

结语

储能作为新兴产业，其发展也得到了政府科技部门和能源部门的关注和支持。国家关于储能产业发展的规划的正在逐步建立，应用示范的财政补贴也在逐步推进，可再生能源分布式发电的激励电价正在完善。

参考文献：

[1]刘霞.含多种分布式电源和储能的微电网控制技术[D].硕士学位论文，浙江大学，2019：3-33.

（作者单位：中国大唐集团有限公司内蒙古分公司蒙西事业部）