大容量电池储能技术在风电中的应用

1 引言

电力系统是一个动态平衡系统，发输变电与配用电必须时刻保持平衡。而风能是一种间

歇性能源，且风速预测存在一定的误差，因此风电场不能提供持续稳定的功率，发电稳定
性和连续性较差。在传统的电力系统中，任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组
间的振荡，大容量储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风
电对电网的影响。而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快，就可以实现任何情况下
系统功率的完全平衡，这是一种主动致稳电力系统的思想

[1]。由于这种与储能技术相关的

稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用，因此，可以方便地使用在系统中对于抑
制振荡来说最有效的部位。同时，由于这种稳定控制装置所产生的控制量可直接作用于导致
系统振荡的源头，对不平衡功率进行精确的补偿，可以较少甚至不考虑系统运行状态变化
对控制装置控制效果的影响，因此装置的参数整定非常容易，对于系统运行状态变化的鲁
棒性也非常好。

2 电池储能技术国内外发展现状

近年来，日本、美国以及欧洲等发达国家对电池储能技术投入较大，技术领先。日本在

钠硫电池的研究与应用方面走在世界前列，日本碍子

(NGK INSULATORS)从阿联酋阿布扎

比水电局获得

300 MW NAS 电池系统和中央监控系统的订单。2009 年松下和松下电工与丹

麦电力公司

SEAS-NVE 共同启动旨在实现智能电网的实证实验。东芝于 2010 年宣布接到冲

绳电力

2010 年秋季将在宫古岛开始的“离岛微型电网系统实证试验”相关设备的订单，将构

建以蓄电池平衡功率变动剧烈的可再生能源负荷的新一代电力系统。三洋电机也在其

“加西

绿色能源园

”导入了 1.5 MW·；h 的锂离子电池，其他厂商也在积极参与电池储能项目。欧美

方面，

2001 年，加拿大 VRB Power Systems 公司在南非建造了 250 kW 的全钒液流储能电

池示范系统，实现了全钒液流储能电池的商业化运营。

VRB Power Systems 公司为澳大利亚

Hydro Tasmania on KingIsland 公司建造的与风能发电配套的全钒液流储能电池于 2003 年 11 
月完成，该系统储能容量为

800 kW·；h，输出功率为 250 kW。2004 年 2 月，VRB Power 

Systems 公司又为 castle Valley，Utah Pacific Corp 公司建造了输出功率 250 kW，储能容量 2 
MW·；h 的全钒液流储能电池系统。2006 年底该公司开始为爱尔兰建设迄今为止国际上最
大的额定输出功率

2 MW(脉冲输出功率 3 MW)，储能容量 12 MW·；h 全钒液流储能电池系

统。美国利用日本住友电气工业公司和

VRB Power Systems 公司的技术，分别建立了 2 MW 

和

6 MW 的全钒液流储能电池示范运行系统。

英国的

Innogy 公司 2000 年 8 月开始建造第一座商业规模的发电储能调峰演示电厂，

它与一座

680 MW 燃气轮机发电场配套，该电能存储系统储能容量为 120 MW·；h，可满足

10 000 户家庭一整天的用电需求。

德国

EVONIK 工业股份公司宣布将联合戴姆勒汽车公司等研发机构共同开发适用于风

能和太阳能发电的大容量、低成本储存的锂离子电池电站，先期计划在德国西部的萨尔州建
造一个功率为

1 MW 的储能装置。在大规模电池储能装置技术方面，我国起步较晚，与国外

发达国家还有较大差距，主要表现在：一是设备容量规模还较小；二是设备的寿命短、利用
效率低；三是设备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距国外先进水平差距也很大，国
外已经有数十套储能电站投入运行，国内还没有大容量电池储能装置的示范工程投入运行。