风力发电是如何储能的？

风力发电是如何储能的？

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风力发电储能方式主要有飞轮储能、抽水蓄能、液流电池、锂电池、超级电容器、超导、压缩空气储能等几种形式。
飞轮储能
飞轮储能是一种机械储能方式，其基本原理是将电能转化为飞轮转动的动能，并且长期储存起来，需要时再将飞轮转动的动能转换为电能，供给电力用户使用。高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术促进了储能飞轮的发展。
飞轮储能的功率密度大于5Kw/kg，能量密度大于20kwh/kg，效率大于90%。其优点在于无污染、无噪声、维护简单、可持续工作。飞轮储能主要用于不间断电源、应急电源、电网调峰和频率控制。
目前飞轮储能技术正在向大型机发展，其难点主要集中在转子强度设计、低功耗磁轴承、安全防护等方面。
抽水储能
抽水蓄能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化为重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库的水发电。
抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70—85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。
液流电池
液流电池或称氧化还原液流蓄电系统，与通常蓄电池的活性物质被包容在固态阳极或阴极之内不同，液流电池的活性物质以液态形式存在，既是电极活性材料又是电解质溶液，它可溶解于分装在两大储液罐的溶液中，由各个泵使溶液流经液流电池，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。这种电池没有固态反应，不发生电极物质结构形态的改变，与其它常规蓄电池相比，具有明显的优势。
液流电池的储能容量取决于电解液容量和密度，配置上相当灵活只需增大电解液容积和浓度即可增大储能容量，并且可以进行深度充放电。 锂离子蓄电池
锂离子电池与现有的铅酸电池、镍氢电池等电池相比有诸多优点，如无记忆效应、高工作电压、低自放电率、无环境污染性、高能量密度等，在电子消费品领域应用十分普遍。现在国内外都在大力研发新式的储能电池，其中锂离子蓄电池备受关注。
磷酸亚铁锂电池是最有前途的锂电池。磷酸亚铁锂材料的单位价格不高，其成本在几种电池材料 中是最低的，而且对环境无污染。磷酸亚铁锂比其他材料的体积要大，成本低，适合大型储能系统。
由于工艺和环境温度差异等因素的影响系统指标往往达不到单体水平，使用寿命只要单体电池的几分之一甚至十几分之一。大容量集成的技术难度和生产维护成本使这种电池短期内很难在电力系统中规模化使用。
超级电容器
超级电容器又可称为超大容量电容器、双电层电容器、（黄）金电容、储能电容或法拉电容。众所周知，化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，而超级电容器的电荷储存发生在电极\电解质的形成的双电层上以及在电极表面进行欠电位沉积、电化学吸附、脱附和氧化还原产生的电荷的迁移。与传统的电容器和二次电池相比，超级电容器的比功率是电池的10倍以上 ，储存电荷的能力比普通电容器高 ，并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温限范围宽等特点。在风力发电系统直流母线侧并入超级电容器，不仅能想蓄电池一样储存能量，平抑由于风力波动引起的能量波动，还可以起到调节有功无功的作用。
但由于超级电容器较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量调节，如大功率直流电机的启动支持动态电压恢复等，在电压跌落和瞬态干扰时提高供电水平。
超导储能
超导储能系统是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，它是一种新型高效的蓄能技术。超导蓄能系统主要由电感很大的超导蓄能线圈、使线圈保持在临界温度以下的氦制冷器和交直流变流装置构成。
当储存电能时，将风力发电机的交流电，经过交-直流变流器整流成直流电，激励超导线圈。发电时，直流电经逆变器装置变为交流电输出，供应电力负荷或直接接入电力系统。由于采用了电力电子装置，这种转换非常简便、响应极快，并且储能密度高，结构紧凑。不仅可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡，还可以调节无功功率和有功功率，对于改善供电品质和提高电网的动态稳定性有巨大的作用。它的蓄能效率高达90%以上，远高于其他蓄能技术。小容量超导蓄能装置已经商品化。供电力系统调峰用的大规模超导蓄能装置，在大型线圈产生的电磁力的约束、制冷技术等方面还未成熟，各国正在加紧研究。
压缩空气储能
压缩空气储能是在电力系统峰荷时，利用压缩空气储存的能量发电，向系统供电；在系统低谷时，利用电网中的富余电力，通过空气压缩机储存能量。与抽水储能方式相似，这种储能方式也需要特定的地形条件，即需要特定的洞穴用于储存风能。在风力强，用电负荷小时，将风力发电机发出的多余电能将空气压缩并储存在洞穴中；而在无风或负荷增大时，则将储存在洞穴内的压缩空气释放出来，形成高速气流，推动涡轮机转动，并带动发电机发电，供应负荷。压缩空气蓄能发电系统的关键是气室的密封性、经济性、可靠性等。
除此之外，还有一些风力发电储能技术：
铅酸电池
铅酸蓄电池主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池，具有成本低、技术成熟、储能容量大（已达到MW 级）等优点，主要应用于电力系统的备载容量、频率控制，不断电系统。然而，它的缺点是储存能量密度低、可充放电次数少、制造过程中存在一定污染等。 镍镉电池
镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。电解液通常用氢氧化钾溶液。镍镉电池具有大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单、循环寿命长等优点，最早应用于手机、笔记本电脑等设备。当然，镍镉电池的“记忆效应”会逐渐降低电池的容量。此外由于其存在重金属污染已被欧盟组织限用。