新儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究

北京北咨能源環(huán)境工程技術(shù)有限公司 劉 洋

引言

結(jié)合我國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)情況來看，傳統(tǒng)能源和新能源在電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用中具有一定的復(fù)雜性，新能源電力系統(tǒng)的建立缺乏穩(wěn)定的運行基礎(chǔ)，為此人們重視儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，保障新能源利用率的提升，促進(jìn)社會長足發(fā)展。

在我國現(xiàn)階段的新能源理念推進(jìn)下，人們對該領(lǐng)域的開發(fā)和拓展研究也不斷深入，并且將能源轉(zhuǎn)化的研究重心也放在了太陽能以及風(fēng)能等自然能源的利用領(lǐng)域，通過現(xiàn)代化設(shè)備實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化，也是促進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要基礎(chǔ)。相比于以往的能源應(yīng)用來看，風(fēng)能和太陽能等新能源轉(zhuǎn)化實現(xiàn)電力系統(tǒng)的功能，這種方式一般很容易受到自然環(huán)境所影響，同時在外部因素的影響下，還會表現(xiàn)出間歇性的缺陷。然而想要更好地運用新能源實現(xiàn)電力系統(tǒng)的發(fā)電，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，必須開展進(jìn)一步的研究，以往的新能源發(fā)電很難維持電網(wǎng)穩(wěn)定運行，甚至經(jīng)常出現(xiàn)各類電力系統(tǒng)運行故障。

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，倘若風(fēng)力系統(tǒng)的裝機占據(jù)系統(tǒng)比例較小時則很難維持系統(tǒng)運行，如果裝機比例較大，那么也影響正常運行的穩(wěn)定性，因此需要充分發(fā)揮儲能技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建儲能系統(tǒng)、降低風(fēng)力發(fā)電受到外部因素的影響，從而提高電網(wǎng)運行的可靠性、輸出穩(wěn)定的電能。由此可見，儲能技術(shù)是促進(jìn)新能源電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要前提，同時也是推進(jìn)新能源領(lǐng)域發(fā)展的重要舉措。

1 推動新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的發(fā)展舉措

整合多種力量，推動新能源發(fā)展。從新能源領(lǐng)域在我國發(fā)電技術(shù)的要點分析，現(xiàn)階段新能源發(fā)電領(lǐng)域的拓展也將面臨新形勢帶來的巨大挑戰(zhàn)。為了確保新能源技術(shù)穩(wěn)定有序發(fā)展，政府部門必須大力支持和幫助，根據(jù)我國現(xiàn)有的新能源發(fā)電實際情況制定一套完善的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，同時也為新能源電力系統(tǒng)提供強大的發(fā)展動力[1]。另外，各地方政府職能部門也要盡好自己的職責(zé)，不斷探索電力新能源的重要應(yīng)該與價值。

做好科學(xué)規(guī)劃。為了讓實現(xiàn)我國在新能源領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急最關(guān)鍵的問題在于做好新能源領(lǐng)域長足發(fā)展的重要規(guī)劃，并且保證規(guī)劃具有一定的可實施性，在落實各項規(guī)劃工作時，也要滿足綠色、節(jié)能、環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展理念，遵循這些原則才是推進(jìn)新能源長遠(yuǎn)發(fā)展的重要途徑?；谖覈?dāng)前市場需求的分析，制定出符合新能源發(fā)展目標(biāo)的規(guī)劃方案[2]。結(jié)合新能源領(lǐng)域提出的全新發(fā)展目標(biāo)，也要全面探索新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。但是針對當(dāng)前該領(lǐng)域發(fā)展中面臨的困境也要提出最有效地解決措施，從而有效促進(jìn)現(xiàn)代電力發(fā)展水平的提升。

全面提升新能源發(fā)電技術(shù)可靠性。在我國現(xiàn)階段的新能源發(fā)電技術(shù)發(fā)展，實際應(yīng)用中實現(xiàn)并網(wǎng)運行一直是該領(lǐng)域的重要問題，也是推動新能源技術(shù)不斷發(fā)展的關(guān)鍵途徑。而電力系統(tǒng)自身的供電能力得到有效提升，由于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的影響，使整個電網(wǎng)運行的環(huán)境變得十分復(fù)雜，必須有效開展電網(wǎng)內(nèi)的電路合理控制，對整個電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃，才能更好地發(fā)揮出新能源發(fā)電技術(shù)在新型電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用，提高應(yīng)用可靠性[3]。

重點解決供需矛盾問題?；谛履茉窗l(fā)電技術(shù)的實際應(yīng)用角度來看，其最早出現(xiàn)于我國的發(fā)達(dá)城市電力建設(shè)中，在應(yīng)用中也要確保新能源發(fā)電技術(shù)與實際情況進(jìn)行有效融合。隨著我國現(xiàn)代科技水平的不斷提升，也要重點關(guān)注與電力分布不均衡的問題，對尚未得到快速發(fā)展地區(qū)的持續(xù)性電力工作進(jìn)行有效部署，推進(jìn)新能源電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2 儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的實際應(yīng)用

2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)

結(jié)合當(dāng)前我國新能源領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)情況看，現(xiàn)階段將新能源的研究重點已放在太陽能源的轉(zhuǎn)化利用中，并積極探索太陽能轉(zhuǎn)化電能，實現(xiàn)并網(wǎng)運行的效果。實現(xiàn)太陽能發(fā)電技術(shù)為人們提供豐富的電力能源，最根本的是要依靠太陽能具備的可再生性特征。從太陽能這種新型能源的特點來看，它與傳統(tǒng)化石能源相比具有豐富的能源儲備，同時能源的穩(wěn)定性更高，太陽能可基于現(xiàn)代化設(shè)備實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化的效果，在當(dāng)前技術(shù)手段中，人們通過太陽能池板來收集太能能，并對收集后的太陽能進(jìn)行處理、發(fā)生光電效應(yīng)。

此外，太陽能相比于其他的新能源來說利用率較差，所能夠轉(zhuǎn)化的電能也十分有限，很難實現(xiàn)大功率電力系統(tǒng)的供電需求，所以也只能應(yīng)用在一些小功率的電力系統(tǒng)和設(shè)備電能供給中，確保太陽能發(fā)電技術(shù)的有效應(yīng)用。另外，研究人員也要對太陽能的應(yīng)用技術(shù)展開深入研究，并且重視探索全新技術(shù)手段，使太陽能可真正走向更廣闊的能源利用領(lǐng)域，發(fā)揮太陽能的利用效果[4]。

2.2 地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)

地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的原理是通過地?zé)崴a(chǎn)生的能量，然而這種能量主要來自于地球內(nèi)部的一種天然能源。地球在自轉(zhuǎn)過程中，地心會不斷產(chǎn)生高額的熱量，隨著地層不斷傳遞，這種熱量也能夠被人們所開發(fā)和利用。雖然我國現(xiàn)階段的技術(shù)水平還無法達(dá)到地?zé)崮艿娜鎽?yīng)用，但是人們利用地?zé)崮茉瓷l(fā)出的熱量進(jìn)行采集，它能夠?qū)⑦@些地?zé)崮苻D(zhuǎn)化成發(fā)電能量，并把這種能量運用到城市供熱或者電力系統(tǒng)中，這也成為了中國現(xiàn)代潔凈能源的主要代表之一。

另外，由于地?zé)岚l(fā)電在系能源發(fā)電體系中的能利用顯示出運行簡單等優(yōu)點，在中國新型或現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用中也有著不錯的使用效益。為實現(xiàn)地?zé)崮茉丛诋?dāng)前潔凈燃料發(fā)電體系中的高效運用，保證熱動力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性，并符合潔凈能源的新特點，在人們對當(dāng)前地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的深入研究中，要關(guān)注當(dāng)前潔凈能源發(fā)電應(yīng)用的現(xiàn)實需要，全面開展發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研究，同時也要根據(jù)當(dāng)前地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)在現(xiàn)實運用中出現(xiàn)的新問題進(jìn)行經(jīng)驗累積與總結(jié)，并選擇針對性較強的機器學(xué)習(xí)技術(shù)，以增強企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新意識。

2.3 風(fēng)能電力系統(tǒng)

在新能源電力系統(tǒng)發(fā)展層面分析，風(fēng)能是我國新能源應(yīng)用最廣泛的能源之一，也是實現(xiàn)新能源發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的代表能源，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用十分普遍。當(dāng)新型電力系統(tǒng)中引入風(fēng)能時，可全面提升新能源電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，而通過儲能技術(shù)的應(yīng)用也進(jìn)一步實現(xiàn)了風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率，將風(fēng)能電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的功率進(jìn)行全面優(yōu)化，確保電能轉(zhuǎn)化可維持電力系統(tǒng)的持續(xù)運行。然而風(fēng)能電力系統(tǒng)的實際運行中，也融合了超導(dǎo)能的儲能技術(shù)手段，采用這種新型的儲能技術(shù)，可實現(xiàn)電壓等各類問題的科學(xué)處理，為風(fēng)能應(yīng)用期間的運行安全提供保障，改善電力系統(tǒng)中存在的線路短路及風(fēng)速降緩而影響發(fā)電等現(xiàn)象。

結(jié)合當(dāng)前我國資源儲備角度分析，風(fēng)能也具有十分豐富的儲備量，相比于水資源風(fēng)能的儲備量已經(jīng)超出其數(shù)十倍，通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)，在轉(zhuǎn)化原理上主要是通過風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，然后通過發(fā)電機等設(shè)備將機械能轉(zhuǎn)化成電能，將轉(zhuǎn)化后的電能并入電網(wǎng)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電的有效運用?；诩夹g(shù)層面分析，風(fēng)能電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下層面：

風(fēng)機類型：根據(jù)裝機容量所設(shè)定的容積標(biāo)準(zhǔn)，可對風(fēng)機類型進(jìn)行大型、中型和小型等三種類型的劃分。一般風(fēng)機的容積越大，那么在裝機結(jié)構(gòu)中其扇葉的長度也要越長。在風(fēng)機發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)時，風(fēng)機的容積也可分為恒速與變速兩種形態(tài)。

設(shè)備的組成和功能：在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，風(fēng)機設(shè)備中風(fēng)輪主要由葉片組成，而葉片設(shè)計的形狀將直接影響風(fēng)能采集能力。在風(fēng)機的長程運轉(zhuǎn)時，風(fēng)機的風(fēng)速超過切出風(fēng)速，那么則采用葉尖來達(dá)到制動效果，但在風(fēng)機葉片在運行中也會經(jīng)常出現(xiàn)葉片表面出現(xiàn)腐蝕或覆冰等現(xiàn)象，這時必須對葉片進(jìn)行有效維護(hù)，才能有效保障風(fēng)機的穩(wěn)定運行，提高風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的有效性。

風(fēng)機管理技術(shù)：通過并網(wǎng)發(fā)電機的應(yīng)用，能夠達(dá)到對發(fā)電機變速情況的有效監(jiān)控，而通過并網(wǎng)技術(shù)的運用，為了達(dá)到對電機風(fēng)速的合理把控，還能夠利用模糊控制方法來實現(xiàn)葉片調(diào)控效果，同時對風(fēng)輪氣動的特點進(jìn)行了精確預(yù)報。假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機處在并網(wǎng)狀態(tài)下，則為保證對無功功率的合理吸收、增加供電運行安全性，還可設(shè)置SVC 補償裝置，合理調(diào)控電網(wǎng)工作狀況。

2.4 光伏發(fā)電技術(shù)

根據(jù)從地球上所釋放出來的能量狀況分析，太陽輻射是地球能量釋放的最主要部分，而利用太陽光對地球產(chǎn)生的輻射，就能夠釋放輻射，并同時給地球提供了穩(wěn)定的能量。太陽光每時每刻都會傳遞大量的電能，而一旦可做到這種能量的高效使用，將為中國新能源領(lǐng)域的發(fā)展提供新突破。太陽光照射所形成的能量相當(dāng)于500萬噸煤等化石燃料形成的能量儲備，所以太陽光輻射能量有著巨大的使用價值，同時在實際使用中也可體現(xiàn)出很大的環(huán)境經(jīng)濟效益。

光電效應(yīng)：當(dāng)特定的電磁波照射在物質(zhì)上時，可確保物質(zhì)中的電子成分受到激活成為電子，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備主要是通過蓄電池和控制器的有效融合，達(dá)到光伏發(fā)電效果。

電池組：結(jié)合我國當(dāng)前的光伏發(fā)電技術(shù)來說，也可制作出豐富的電池類型，而在電池組的應(yīng)用中，使用最為廣泛的就是晶硅電池，這種晶硅電池又可分為單晶電池和多晶電池兩個類別。從晶硅電池的功能分析，在硅基薄膜中的光伏電池，其實際應(yīng)用中存在一定的功能缺陷，化合物薄膜也會造成生態(tài)環(huán)境的污染。此外聚光光伏電池也要實現(xiàn)額外的散熱器配置，從而導(dǎo)致應(yīng)用成本也比較高。

光伏陣列：這種陣列方式需要得到單軸光伏組件的支持，從而有效提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。而固定組件性能也會由于光伏陣列得到一定提升，采用雙軸跟蹤組件可使效率達(dá)到比原有基礎(chǔ)上高30%以上，為了全面提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用效率，也要重視光伏發(fā)電安裝環(huán)節(jié)的有效控制。

逆變器：對于逆變器的使用來說，具有多種逆變器類型，而且每一種類型的功能都表現(xiàn)出一定的差異性，以組串式逆變器的應(yīng)用為例，該逆變器具有豐富的MPPT 路數(shù)，而且逆變器的組件配置成本高，在維護(hù)時也需要對多個點位進(jìn)行維護(hù)，因此廣泛用于山區(qū)發(fā)電系統(tǒng)。

光伏電站SVG 調(diào)壓技術(shù)：光伏電站的運行經(jīng)常會受到各類因素的影響，從而產(chǎn)生電壓穩(wěn)定性不足，而在光伏電站中設(shè)置SVC 調(diào)壓系統(tǒng)可達(dá)到良好的電壓調(diào)節(jié)效果，其原理是通過恒電壓與恒功率來實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。電壓調(diào)節(jié)狀態(tài)中，恒功率也可有效控制光伏電站的日常運行狀態(tài)，同時結(jié)合動態(tài)變化的需求作出有效的無功調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)的內(nèi)部電壓高于額定電壓后，恒功率控制就無法保證電壓的實際調(diào)節(jié)需求，所以必須同時開展恒電壓控制。

PID 效應(yīng)：當(dāng)電位始終處于一個狀態(tài)下，光伏組件也會受到長時間的影響出現(xiàn)衰弱等問題。而在電壓的長時間運行中，由于受到各種因素的影響也會出現(xiàn)組件性能下降，導(dǎo)致運行效率大打折扣。在溫度和濕度環(huán)境都較大情況下，PID 效應(yīng)也會隨之上升，所以須針對這一現(xiàn)象采取有效的應(yīng)對測量。可通過科學(xué)的系統(tǒng)處理引入現(xiàn)代工藝手段，如通過逆變器并網(wǎng)應(yīng)用對PID 效應(yīng)進(jìn)行有效抑制，從而避免PID 效應(yīng)對光伏發(fā)電系統(tǒng)運行產(chǎn)生的影響。

另外還可實現(xiàn)組件升級，在分析光伏電網(wǎng)中PID 效應(yīng)的問題時，能準(zhǔn)確找出PID 效應(yīng)的產(chǎn)生原因是通過高濕度所造成的，為有效避免PID 效應(yīng)的產(chǎn)生，可通過組件的設(shè)置來提高密封性，優(yōu)化組件生產(chǎn)工藝，同時提高EVA 的抵抗力，降低PID 效應(yīng)所帶來的影響。最后也要做好電池控制，對于PID 效應(yīng)來說，要切實展現(xiàn)出電池的作用，如可改變SiN 減反層來實現(xiàn)。