关于风电光伏系统中的电池储能技术及其实践探究

能源问题日益突出，风电和光伏作为清洁可再生能源发展迅速，但其发电受自然条件影响，具有间歇性和波动性，导致电能输出不稳定，影响电力系统安全运行。电池储能技术可在发电过剩时储电、不足时放电，有效平抑功率波动，提升电能质量和系统稳定性。因此，研究电池储能在风电光伏系统中的应用具有重要意义。

一、在风电光伏系统里电池储能技术的重要性

1. 平滑功率输出

风电及光伏的功率输出会随自然条件的变化而强烈波动，以风力发电做个示例，当风速顷刻间增大或减小时，风机的输出功率会急剧上升或下降；光伏发电碰到云层遮挡或昼夜交替的时候，输出功率同样会有大幅变动，这种功率的急剧起伏会对电网产生冲击，危及电网的稳定运行态势，电池储能系统能够在发电功率超出需求时，把多余的电能吸收进来，把它留存起来；在发电功率呈现不足态势时，把储存的电能释放，补充到电网里头，由此可让风电和光伏系统的输出功率更加平顺，减弱对电网的冲击力度。

2. 提高电能质量

电能质量涉及电压、频率、谐波等多个范畴，风电和光伏的间歇性与波动性会造成电压和频率出现不稳定，引发类似谐波的电能质量问题，电池储能系统可以凭借快速响应及调节，维持电压和频率的平稳，缓解谐波造成的影响，倘若电网电压出现波动时，电池储能系统可迅速注入电能或吸收电能，让电压维持平稳状态；当电网频率产生变动之际，电池储能系统可对充放电功率进行调节，使频率重新回到正常范围，由此让电能的质量变好，满足用户对高品质用电的要求。

3. 增强电网稳定性

随着风电与光伏在电力系统里的占比不断增大，其对电网稳定性的影响愈加明显起来，若风力发电和光伏发电输出功率大幅波动时，说不定会引发电网功率不平衡，引致频率崩溃、电压不稳等严重的情形，电池储能系统可作为一类灵活的调节资源，要是电网出现功率不平衡情形，调整有功、无功功率，保障电网稳定运行态势，电池储能系统在电网出现故障的时候，给予应急备用电力，维持重要负荷的供电状态，增强电网抵御灾害的能力与可靠性。

二、常见的电池储能技术及其特点

1. 铅酸电池

铅酸电池为历史悠久、技术成熟的电池储能技术类型，它的优势是成本低、充放电性能稳定以及安全性高，铅酸电池电极主要是用铅及其氧化物组合而成，电解液采用硫酸溶液，处于充放电的进程中，依靠电极上的化学反应实现电能和化学能的相互转变。铅酸电池也显现出一些明显的短处，诸如能量密度低、循环寿命不长、对环境造成一定污染等，鉴于其能量密度偏低，有着相同容量的铅酸电池，体积与重量较大，不适合大规模储能相关应用；其循环寿命大多是在几百次到一千多次的样子，限制了其长期运用的经济合理性。

2. 锂离子电池

目前应用最为广泛的电池储能技术之一是锂离子电池，它具有能量密度偏大、循环寿命偏久、自放电率偏小等长处，锂离子电池正极材料一般是有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，负极材料一般以石墨为主，处于充放电进程的时候，锂离子在正负极之间反复嵌入与脱嵌，实现电能的存储与放出。锂离子电池的能量密度能达到铅酸电池的好几倍，因而在容量一样的状态里面，锂离子电池的体积小，更适合用于空间和重量要求高的相关场合，其循环寿命可达到几千次甚至超过上万次，明显提升了电池的使用时长及经济性，锂离子电池同样有安全性上的问题，如过充、过放、短路之类的情况，有概率导致电池起火、爆炸等危险。

3. 液流电池

液流电池算作一种新型的电池储能技术，拥有储能容量大、循环寿命长、安全性能好等长处，外部的储罐中存储着液流电池的电解液，凭借泵把电解液传送到电池堆里进行化学反应，依照电解液的差异，液流电池可分为全钒液流电池、锌溴液流电池之类。液流电池的储能容量能靠增加电解液体积达成，故而十分适合大规模的储能用途，其循环寿命可达到上万次的水平，且在电池充放电过程中其性能衰减不大，液流电池展现出较高的安全性，不存在像热失控这样的安全隐患，但液流电池同样存在能量密度较低、系统效率相对较差的问题。

三、风电光伏系统采用电池储能技术的实践应用

1. 系统配置

对风电光伏系统配置电池储能系统的时候，得综合思索多个因素，若如风电和光伏的装机容量规模、发电特性状态、电网需求情形等，需根据风电跟光伏的功率波动情况明确电池储能系统的容量，储能容量需能满足一定时间阶段的功率调节要求，以实现风电和光伏功率输出的平滑。应选择恰当的电池类型，对于在空间和重量上要求相对较高的分布式风电光伏系统，可采用能量密度高的锂离子电池；就大规模集中式风电光伏电站而言，液流电池兴许是更合适的挑选，还需要考量电池储能系统的充放电策略、与风电光伏系统的连接样式等。

2. 运行策略

电池储能系统运行策略直接关乎其在风电光伏系统中的作用效果，常见运行策略有基于功率预测运行策略、基于实时功率平衡运行策略等情况，基于功率预测的运行策略凭借风电和光伏的功率预测结果，提前谋划电池储能系统的充放电安排，以应对发电功率的多样变化。该策略可提高电池储能系统的利用效能，减小对电网的冲击强度，基于实时功率平衡的运行策略乃是按照风电和光伏实时输出功率与电网需求的差值，实时调控电池储能系统的充放电力，维持电网功率的平稳状态，在实际应用场景里，一般会结合采用多种运行策略，以实现电池储能系统的最优工作状态。

3. 实际案例分析

以某大型风电光伏电站为例，该电站安装了一定容量的锂离子电池储能系统。在实际运行过程中，通过功率预测系统对风电和光伏的功率输出进行预测，并根据预测结果制定电池储能系统的充放电计划。当风电和光伏的功率输出过剩时，电池储能系统开始充电；当发电功率不足时，电池储能系统释放电能，补充到电网中。通过这种方式，该电站的功率输出得到了有效平滑，电能质量明显提高，同时也减少了对电网的调节压力。该电站还采用了智能控制系统，实时监测电池储能系统的状态，确保其安全、稳定运行。

结语

电池储能技术对解决风电和光伏的间歇性与波动性问题具有关键作用，可提升电能质量与系统稳定性。不同电池技术各有特点，需根据实际需求合理选择。科学的系统配置与运行策略是保障其高效运行的关键，实际案例已验证其应用成效。然而，当前仍面临成本高、安全性不足、标准规范不完善等挑战，制约了大规模推广。未来，随着电池技术进步和成本下降，其应用前景广阔。需加强新型电池研发，提升性能与安全性，降低综合成本；同时推进储能系统与风光电系统的集成优化，健全标准体系，实现高效协同。政府应出台支持政策，鼓励技术应用，推动可再生能源发展，助力能源转型与可持续发展。

参考文献：

[1]曾鑫航.风电光伏系统中的电池储能技术及其应用[J].电力设备管理,2024,(21):98-100.

[2]冯学军,徐鹏,段志军.低碳理念下风电光伏系统中的电池储能技术研究[J].低碳世界,2025,15(03):67-69.