风—蓄联合运行系统可行性分析

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1、华北电力大学硕士论文巾吲注建致荔分拯建j姐也场分弗瑚L0∞：蚶n捌Exl,sI．inga州50mePf∞c饴dV协naEarrn8狮China图卜2中国已建及部分拟建风电场分布图图卜3中国风电历年装机图从以上两图我们可以看出中国的风电正处于蓬勃发展阶段。风电场发电成本高，主要有以下原因：一是由于国内不能制造商品化并网风电5华北电力大学硕士论文机组，进口的风电机组价格较贵；二是风电和水电一样，不消耗燃料，没有进项抵扣，所以风力发电每度电的纳税额高于常规能源发电；三是风电场规模较小，没有形成规模经济效益。图卜2和卜3是我国已建及部分拟建风电场分

2、布图和中国风电历年装机图。风力发电技术是一项综合性的高技术，涉及空气动力学、结构动力学、材料科学、声学、机械工程、动力工程、电气工程、控制技术、储能技术、气象学、环境科学等多个学科和多种领域相互交又。随着世界范围内风力发电的迅速发展，越来越多的风电机组并网运行给传统电力系统的安全、稳定、优质运行带来了严重的压力n引，而且风电机组越来越大型化，技术难度不断提高，这也就涌现了大量新的课题需要我们深入研究，其中对风电储能技术的研究就是非常具有前景的课题之一。1．1．3储能技术实现风电优化运行的意义日前，越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行。由

3、于大中型风力发电场(50MW及以上)一般直接接入输电网，故电网对风电电能质量的要求越来越高n引。风能是一种间歇性能源，且风速预测存在一定的误差n4’15’1引，从而风电场的出力可靠性也差，为了保证整个系统的安全、稳定和优质运行，必须控制好风电通入电网的比重，但是风电比重过大，会使电网的调频、调峰压力加大，以及电网长距离送电的技术要求和运行成本急剧增大。可如果采取限制电网中风电比重或加大风机功率调节的措施都不可取，最好的办法是利用蓄能系统将风电间接输入电网或存蓄起来，在电网需要时稳定地为电网供电。储能系统不仅可用于电力调峰、平滑风电场的功率输

4、出，使风力发电单元作为调度机组单元运行，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力[17]o因此，风电储能技术通过风电的转换储存，不仅可以向电网提供高品质的能源，而且也可以增加风电的运行效益，从而提高风电在能源市场中的竞争力，促进我国风电产业的发展。1．2风电储能技术及风一水电联合运行的研究现状风电的蓄能技术大致有水力储能、压缩空气储能、超导磁力储能、流体电池组、飞轮储能等，下面就来介绍其中的一些储能技术n8—91。(1)早在1911年人们就发现了超导现象，但直到20世纪70年代，才有人首次提出将超导磁储能作为一种储能技术

5、应用于电力系统。超导磁储能由于具有快速电磁响应特性和很高的储能效率(充／放电效率超过95％)，很快吸引了电力工业和军方的注意。超导储能单元由一个置于低温环境的超导线圈组成，低温是由包含液6华北电力大学硕士论文氮或者液氮容器的深冷设备提供的。功率变换／调节系统将超导储能单元与交流电力系统相连接，并且可以根据电力系统的需要对储能线圈进行充放电。通常使用两种功率变换系统将储能线圈与交流电力系统相连：～种是电流源型变流器；另一种是电压型变流器)。超导储能系统具有几个显著特点：无噪声污染，响应快，效率高达95％，不受建造场地限制且非常可靠。其最大缺点

6、就是成本太高，其次就是需要压缩机和泵来维持液化冷却剂的低温，使系统变得更加复杂，需要定期的维护。(2)压缩空气蓄能系统发电设备主要包括：空气压缩机、地下贮气空洞和燃气轮发电机组。其工作原理为：谷荷期间，将电力供给电动机(由燃气轮发电机兼作电动机)来驱动空气压缩机，将空气压入地下空洞存贮起来；峰荷时将高压空气放出并引入燃气轮机的燃烧室与燃料混合燃烧，从而驱动燃气轮机带动发电机作为发电机组运行。它的最大优点是空气压缩机功耗只是燃气轮机功率的一半，而发电时则可使发电机输出功率增加一倍，其关键的难点是能否找到合适的储存压缩空气的场所，例如密封的山洞

7、或废弃矿井等，并保证该场所的高度密封性。中美洲能源控股公司在爱荷华州建了一个风电场，共有180一200台风电机组，单机容量为1．5—1．65MW，总发电量为310MW，其采用了压缩空气储能技术——利用风电产生压缩空气并储存在地下蓄水层里n引。(3)流体电池组是通过两种盐溶液(电解液)之间的可逆电化学反应实现电能的储存与释放。该系统具有良好的储存真实功率特性(真实功率：这里指发电机组输出的兆瓦数(MW)，通常用于日常生产及调峰)，而对电抗功率(电抗功率用于有交流设备的用电系统中，是电网合理运行的重要参数，单位是MVar)的传递特性却比较差。目

8、前系统中电解液主要采用ZnBr，VBr，NaBr等几种。再生储能装里的工作原理为：充电时，电网的电能转化为化学能储存在电池中，各单电池中的电解液用离子交换膜相互隔开，而放电时又会