（国家能源投资集团（济南）新能源有限责任公司河口分公司山东东营257200）
摘要：风能在电力建设中，属于一类清洁、经济的品种，受到电力行业的重视。风力发电系统研究中，全面配置储能技术，一来提高风力发电的水平，另一方面降低能源的消耗，促使电力行业能够充分认识到储能技术的重要性。风力发电系统方面，明确储能技术的未来发展，保证储能技术在风力发电系统中能够得到充分的应用。
关键词：储能技术；风力发电；运用
一、储能技术的特性和分类
电磁储能、物理储能、相变储能和电化学储能是储能技术的主要类别。抽水蓄能、飞轮储能和压缩空气储能是物理储能主要类别；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。
1.1飞轮储能系统
飞轮储能这种系统是一种机械的储能方式，它的工作原理是直接把电能转换为飞轮运动所需要的动力，然后进行长期蓄，在需要利用时再把飞轮运动中储存的动能转换为电能，进而给用户提供充足的电力。储能飞轮的发展有大功率电子变流技术、高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、电磁和超导磁悬浮轴承技术的支撑。飞轮储能的功率密度大于5kw每千克，能量密度超过20kWh每千克。飞轮储能的效率大于百分之九十，使用循环的寿命更是达到20a之多，工作温区保持在40摄氏度到50摄氏度之间，不存在噪声和污染的情况，维护起来也十分简单。并且通过积木式的组合之后，飞轮储能的功率能够达到MW级，持续输出时间比以前大大增多，可以达到数小时。飞轮储能主要使用功能是进行不间断的供电和作为应急电源的储备。国外的某些科研机构已经把储能飞轮已经引入到风力发电系统当中，飞轮储能电池可以代替以往老旧的蓄电池和柴油发电机来用作孤岛型风力发电系统中的储存器和电能调节器。
1.2超导储能系统
超导储能系统是使用由超导线编制的线圈，将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来。在需要使用的时候再把储存中的电能送回到电网。超导储能技术的优点：①释放的电能速度快，在功率传输运行时不用进行能源形势的变换，反应速度快，比功率和比容量大，转换效率高；②超导春泥更系统在很长一段时间内不会损耗储存所具备的能量，并且能量的返回效率高；③采用超导储能可以调节电网电压、有功和无功功率，在电力系统实时大容量能量交换和功率补偿时可以有效实现。
1.3蓄电池储能技术
利用电池的正负极进行氧化还原反应进行充电和放电是蓄电池储能系统的主要原理构成。一般由直一交逆变器、电池、辅助环境设备以及控制装置等等组成。当前，蓄电池的储能系统分布最广泛的范围是在小型分布式发电中。不同蓄电池当中使用化学物质的不同，大致分为镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、钠硫电池。
①铅酸电池在储能方面的应用历史比较久远，因此技术也相对比较成熟，随着铅酸电池的不断发展，其逐渐发展为以密封型为主的免维护产品，目前储能容量已经能够达到20MW。这类电池的能量密度合适，价格不昂贵，建成成本也比较低，技术十分成熟，因此电力系统把这类电池进行了大量的运用。在密封阀控型的基础上，铅酸电池的运行可靠性也有了相应的保证，但是在环境影响上却存在着一定的劣势，以后也必须考虑到使用之后的报废电池的处理方式，这些劣势也让电池的应用受到约束。
②镍氢电池和铅酸电池比较，镍氢电池作为碱性电池能够具有更大的容量、结构也更高坚固、电池能够充放并且可以多次循环的优点，但是镍氢电池价格更加昂贵。密封免维护是镍氢电池的特性，其中不包含铅、铬、汞等有害物质，在电池的正常使用过程中不会产生害物质。在2008年北京奥运会就使用了镍氢电池作为混合电动车的能源。但因为镍氢电池的自放电速度比较快，所以定期对电池进行充电是必要的行为。
③锂离子这类型的电池，其电池的比功率和比能量较高、不容易自放电。但是存在环境温度以及工艺差异等不利因素的影响，锂离子电池的系统指标很难达到单体技术水平，它的使用寿命只有单体电池的几分之一，更严重的是只能达到十几分之一。大容量集成的技术难度和生产维护成本使这种电池在短期内很难在电力系统中规模化应用。
二、储能技术在风力发电系统中的应用
2.1负荷调节
风力发电系统的运行中，储能技术应用在负荷调节方面。当发电系统处于负荷低谷期时，储能技术适当的充电，系统在负荷高峰期时，主动放电，有效调节了负荷，以免风力发电系统有不恰当的操作情况，表明储能技术在负荷调节中的实践应用。
2.2负荷跟踪
储能技术为风力发电系统提供了负荷跟踪的方法，风力发电系统中，在电力电子接口位置，接入了畜电池储能系统、飞轮储能系统、超导电磁储能系统等，运用储能技术，可以跟踪接口处的负荷变化，而且是在快速的状态下，跟踪负荷，把控风力发电系统的应用。
2.3稳定系统
储能系统在风力发电系统中，无功功率、有功功率的变化非常快，并且较为明显，储能技术可以在频率振荡、功率中，发挥阻尼的作用，维护风力发电系统的稳定，所以风力发电系统逐步将储能技术，应用到风力发电的系统稳定中。
2.4分布式储能技术的应用
在风力发电系统中都存在着直流的环节，如果要应用分布式储能技术，就需要将直流母线与电容器连接起来，如果风力不足，可以利用储能设备对直流母线进行功率补充，将功率向直流侧传输，再通过变流器向电网中传送，从而提高系统的稳定性。如果风力上升，还可以将多余出来的电能资源输送到直流侧，将这些电能传输到储能装置中，从而达到了充分利用电能资源的目的。
2.5集中式储能技术的应用
应用这一技术需要在风电场的母线处连接储能设备，利用储能电池盒PCS设备对多余出来的电能进行储备，并根据电能资源的实际情况进行调节。如果风力资源存在着较大的变化，就可以将变换器调节为boost状态，变流器的状态也将发生变化，转换为逆变或者是直流。在此过程中，双向直流变换器也可以充分发挥作用，将储备电池进行充电，从而达到了储备电力资源的目的。
2.6超导储能系统
所谓的超导储能系统就是指利用超导线所制成的线圈，将电网供电时所提供的磁场能量有效的储存起来，等到需要使用时再将这些能量送回给电网使用。超导储能系统主要具备以下几个方面的优点：①超导储能技术的释放能量的速度是很快的，进行能量的输送过程中不存在能量转换的过程，比功率和比容量大，响应的速度快并且转换的效率高；②超导储能系统储存能量时的能量损耗是很少的，在能量的输送过程中，送回能量的效率高；③超导储能系统中采用SMES能够更好的调节频率、电压、无功功率以及有功功率，同时也能够使用储能系统和风电系统的实时的功率和大容量能量转换的补偿。目前，超导储能系统已经在风力发电系统中被广泛的使用了。
2.7蓄电池储能系统
蓄电池储能系统就是指利用电池的正负极的氧化还原的反应进行充电和放电的过程，其的组成成分一般为电池、控制装置、直交流逆变器和辅助装置等装置。目前，蓄电池储能系统在发电系统中的应用是最为广泛的，由于蓄电池储能系统中所选用的化学物质的不同，蓄电池储能系统一般被分为锂离子电池储能、钠硫电池储能、镍镉电池储能、铅酸电池储能、液流电池储能、镍氢电池储能等储能系统。
三、储能技术在风力发电系统中的前景
储能技术在风力发电系统中的应用前景，表现出较大的挖掘价值。在未来发展中，结合风力发电系统的运行，针对储能技术提出几点建议，如：①注重储能技术在风力发电系统中的成本控制，逐步降低储能技术的成本，在此基础上，提升能量转换的实际效率，运用一定的成本，分配好储能技术的应用，促使储能技术在未来风力发电系统中，能够得到普及应用；②储能技术要将建设的重点，放在额定功率、环境条件、成熟度方面，以便管理好风力发电系统的电能质量，体现储能技术未来应用前景的优质性；③储能技术中，不同类型的技术，对风力发电系统有调峰的作用，在风力发电系统中，实现大规模的储能，在发挥调峰功能时，还能保证风力发电资源的合理运用，避免造成电能损失；④风力发电系统中，实行多种储能技术混合应用的模式，如蓄电池储能、超导储能等，利用混合、配合的方式，完善储能系统，确保储能技术在风力发电系统中，可以实现经济型运用，同时还能做到能量管理与质量管理，构建出经济可行的储能方案，改善储能技术在风力发电系统中的应用效果，推进储能技术的发展。
结语
风能属于一种清洁、经济、可再生的能源，受到电力行业的高度重视。如果在风力发电系统中全面的配置储能技术，不仅能够提高风力发电的水平，还能够降低对于不可再生能源的消耗，因此，电力行业必须要充分认识储能技术的重要性，保证储能技术在风力发电系统中的有效应用。
参考文献：
[1]董爽.储能技术在风力发电系统中的应用[J].山东工业技术，2016.
[2]李国杰，阮思烨.应用于并网风电场的有源型电压源直流输电系统控制策略[J].电网技术，2013.
作者简介：
刘汝洋（1987.01.20），性别：男；籍贯：山东省东营市；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师；职务：风力发电检修工