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光伏发电系统中的四种储能技术

来源:昆山四方能源设备有限公司 浏览:382 发布日期:2019-09-11

蓄电池储能

蓄电池储能是各类储能技术中最有前途的储能方式之一,具有可靠性高、模块化程度高等特点,常被用于对供电质量要求较高的负荷区域的配电网络中。电池储能主要是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电。蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求,也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置,有利于抑制电压波动和闪变。目前常见的蓄电池有铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫和液流电池等。文献[9]分析了光伏发电系统中蓄电池的作用:储能,对太阳能电池工作电压钳位,提供较大的瞬间电流。文献[10]重点关注目前常见的几种化学储能技术,选择关键技术指标,收集截至2011年最新的化学储能技术应用数据,结合数据包络(DEA)分析方法,探究各种化学储能技术的优势及应用效果,为化学储能技术未来的研究方向提供建议和参考。

超级电容器储能

超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质,与普通电容器相比,它具有更高的介电常数,更大的耐压能力和更大的存储容量,又保持了传统电容器释放能量快的特点,逐渐在储能领域中被接受。根据储能原理的不同,可以把超级电容器分为双电层电容器和电化学电容器。超级电容器作为一种新兴的储能元件,它与其他储能方式比较起来有很多的优势。超级电容器与蓄电池比较具有功率密度大、充放电循环寿命长、充放电效率高、充放电速率快、高低温性能好、能量储存寿命长等特点。但是超级电容器也存在不少的缺点,主要有能量密度低、端电压波动范围比较大、电容的串联均压问题。从蓄电池和超级电容器的特点来看,两者在技术性能上有很强的互补性。将超级电容器与蓄电池混合使用,将大大提高储能装置的性能。文献[14]研究发现,超级电容器与蓄电池并联,可以提高混合储能装置的功率输出能力、降低内部损耗、增加放电时间;可以减少蓄电池的充放电循环次数,延长使用寿命;还可以缩小储能装置的体积、改善供电系统的可靠性和经济性。
飞轮储能

飞轮储能技术是一种机械储能方式,能具有效率高、建设周期短、寿命长、高储能量等优点,并且充电快捷,充放电次数无限,对环境无污染。但是,飞轮储能的维护费用相对其他储能方式要昂贵得多。文献[15],在分析光伏飞轮储能系统的结构和特性的基础上,提出了一种基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制,利用Matlab/Simulink平台,通过算例仿真分析了光伏飞轮储能系统的飞轮转速、功率输出状况及平滑系数,并与无飞轮储能、简单飞轮储能两种装置进行了比较。文献[16]以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变控制为基础,引入飞轮储能系统,实现对电网稳定功率的输出。为了使得光伏发电系统对电网输出可调度的稳定电能,采用电流内环,电压外环的控制方式充电和电流内环,电压外环的控制方式放电,使得整个系统输出稳定可调度的有功功率,有效地抑制了由于光照和环境温度波动而导致的光伏发电系统向电网输出有功功率的波动。

超导储能

超导储能系统(SMES)利用由超导线制成的线圈,将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来,在需要时再将储存的能量送回电网。超导储能系统通常包括置于真空绝热冷却容器中的超导线圈、深冷和真空汞系统以及作为控制用的电力电子装置。电流在由超导线圈构成的闭合电感中不断循环,不会消失。超导储能与其他储能技术相比具有显著的优点:由于可以长期无损耗储存能量,能量返回效率很高;能量的释放速度快,通常只需几秒钟;采用SMES可使电网电压、频率、有功和无功功率容易调节。文献[17]提出使用超导储能单元使风力发电机组输出的电压和频率稳定,SEMS单元接于异步发电机的母线上,SEMS的有功控制器采用异步发电机的转速偏差量作为控制信号。文献[18]针对经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出采用电压偏差作为SEMS有功控制器的控制信号的策略。各种研究表明,SEMS装置在改善风电场稳定性方面具有优良的性能。