含分布式电源电网储能技术综述(5)

4.3改善微电网电能质量

微电网要作为一个微源与大电网并网运行，必须达到电网对功率因数、电流谐波畸变率、电压闪变以及电压不对称的要求。此外，微电网必须满足自身负荷对电能质量的要求，保证供电电压、频率、停电次数都在一个很小的范围内。储能系统对于微电网电能质量的提高起着十分重要的作用，通过对微电网并网逆变器的控制，就可以调节储能系统向电网和负荷提供有功和无功，达到提高电能质量的目的。

对于微电网中的光伏或者风电等微电源，外在条件的变化会导致输出功率的变化从而引起电能质量的下降。如果将这类微电源与储能装置结合，就可以很好地解决电压骤降、电压跌落等电能质量问题。在微电网的电能质量调节装置，针对系统故障引发的瞬时停电、电压骤升、电压骤降等问题，此时利用储能装置提供快速功率缓冲，吸收或补充电能，提供有功功率支撑，进行有功或无功补偿，以稳定、平滑电网电压的波动。

4.4提升微电源性能

多数可再生能源诸如太阳能、风能、潮汐能等，由于其能量本身具有不均匀性和不可控性，输出的电能可能随时发生变化。当外界的光照、温度、风力等发生变化时，微源相应的输出能量就会发生变化，这就决定了系统需要一定的中间装置来储存能量[14]。如太阳能发电的夜间，风力发电在无风的情况下，或者其他类型的微电源正处于维修期间，这时系统中的储能就能起过渡作用，其储能的多少主要取决于负荷需求。

5储能系统在风电并网中的应用[15]

5.1利用储能系统增强风电稳定性

储能系统具有快速吸收或释放有功及无功功率的特点，对改善系统的功率平衡状况以及提高电力系统的运行稳定性都有很大帮助。据目前的研究和仿真结果显示，超导储能和超级电容储能系统对降低并网处风电的电压波动和平抑风电场输出的波动具有很好的效果，同时还能起到增强系统运行稳定性的作用。

另外风电的稳定还表现在风电场输出功率的稳定及频率稳定性，目前这方面问题的研究主要集中在利用储能系统来平抑风电输出功率频率波动。根据现在学者的很多理论和试验研究结果，储能系统确实能有效的改善风电系统频率稳定性，且储能系统容量越大响应速度越快效果越好。

故增强风电并网系统的稳定性就需要储能系统具有快速响应的能力，如SMES、飞轮储能、超级电容储能等储能方式，因为暂态过程中系统的各参量变化很快，因此就需要储能装置能够快速补偿功率不平衡量，增强系统稳定性，上述提到的几种储能方式响应速度可以达到1-20ms，在提高稳定性的应用中对储能系统容量的要求却不高。

5.2增强风电机组 LVRT 功能

当在电力系统中风电容量所占比例较高时，风电机组是否具有低电压穿越能力是影响系统稳定性很关键的一个因素。有低电压穿越功能的风电机组在并网时如外部电网发生短路故障时，能够有效解决故障所引起的电压剧烈下降问题，起到增强系统的运行稳定性的作用。而机组的低电压穿越功能可以通过在变流器直流部分并联储能系统实现，这种方式不仅能从根本上解决故障期间风电机组过电流烧坏转子或变流器的问题，还可以很大程度上增强风电机组的低电压引起机组退网运行的功能。

5.3增强风电场功率穿越极限(WPP)

影响 WPP 水平的因素与电网的结构和电网参数有关，如频率和电压稳定等因素，因此采用的储能方式也就不尽相同。一般来说采取一定的控制策略下，飞轮储能、电池储能和超导储能系统能通过与电网之间有功和无功功率的交换有效改善系统的频率特性，改善并网处的电压波动性，从而增加系统的WPP。

5.4提高风电场供电质量

在提高电能质量应用方面，储能系统的主要作用是快速的与系统之间进行有功、无功功率交换，以此来有效改善电压波动性，如电压暂降、波形畸变及闪变等。另外，解决电压波动、电压暂降等电能质量问题主要是短时功率的动态补偿，这就需要储能系统具备ms级功率动态调节的能力，结合前面对几种储能方式的分析，SMES、超级电容储能和飞轮储能都满足要求。

5.5改善风电经济性

随机波动的风电作为电源接入电网，将导致原有系统的备用容量增加，甚至还需要额外配备平衡稳定装置，使得系统运行经济性有所降低。在风电并网系统中应用储能系统能够得到很大的程度上的缓解，从而实现电网与风电场双赢的目的。另外，在现今的电力市场环境下风电面临着成本较高、供电质量不高等问题，导致竞争力较差，采用储能系统配合风电场运行，对有效的解决缓解实现风电效益最大化是一个很好的途径。

6储能研究发展趋势

现阶段，各种储能方法都不能完全兼顾安全性、高比功率、高比能量、长使用寿命、技术成熟以及工作温度范围宽等多方面的要求，各种储能技术发展还很不成熟，因此可大规模应用于电网中的储能技术还有很大的研究前景和发展空间。

(1) 研发快速高效低成本的储能电池：现阶段成本过高是储能技术大规模推广运用的最大瓶颈，提高转换效率和降低成本是储能技术研发的一个重要。

(2) 各种储能技术的综合应用：由于各种储能方法均存在着一定的缺点或者局限性，并且由于本身的固有特性对其进行改进又要付出实现难易度以及成本上的代价，因此对各种方法有机结合则可以扬长避短，充分发挥各种方法的优点，实现能量和功率等方面的多重要求，并且可以显著延长储能元件的循环寿命，这也成为储能研究的一个新热点。

(3) 储能系统电网中应用的分析理论和方法：在充分理解含储能装置在电网的动态特性的基础上，研究储能装置内部的复杂非线性电磁问题，以及储能装置和系统中元件之间的相互作用。

(4) 研究有效的储能系统控制策略：研究储能系统和分布式系统综合特性，稳态特性，暂态特性，充分利用储能系统;提高传统电源，新能源，负荷等数据数据共享，合理安排充放电时间，提高储能系统利用效果。