液压储能在风力发电中的应用

液压技术在风力发电系统中的应用刘湘琪,邱敏秀,林勇刚(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:本文阐述了应用于风力发电系统的制动控制、定桨距控制,变桨距控制等单元的液压控制系统。

并在变桨距液压控制系统中,提出以高速开关阀并联于电液比例方向阀实现在线故障诊断的液压冗余控制方案。

关键词:风力发电;液压系统;变桨距;冗余;高速开关阀中图分类号:TK8 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2004)8-114-30　前言随着人们对环境保护意识的增强,对清洁能源的需求越来越大。

由于化石燃料发电在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等有害气体,造成严重的环境污染。

同时以石油为代表的化石燃料资源已濒临枯竭,无污染的新能源开发刻不容缓。

太阳能、风能、水能、潮汐能……都是可再生的清洁能源,其中技术成熟、投资最省、最具备大规模开发条件的首推风能。

风能利用的主要表现形式为风力发电。

据有关专家计算,只需利用地面风力的1%就可以满足全球的用电需求。

由此可见,风力发电是一个取之不尽的能源宝库。

目前,全球风能发电行业的年营业额大约为20亿美元,现正以每年25%的速度递增。

在全球总发电量中,在90年代中期,风力发电所占的比例不足1%。

据世界观察研究所的估计,在今后50年内,这个比例将上升到20%或者更高。

因此,风能的利用具有广阔的前景。

1　液压技术在风力发电系统中的重要性自19世纪70年代世界石油危机以来,欧美各国加快了对风力发电的研究,风电技术日趋成熟,风力机组向着大型化方向发展。

目前,在欧美等国生产的大中型风力机中,安全与功率控制单元几乎都是液压系统控制的[1]。

风轮的转速随着风速的变化而变化,假如没有可靠的安全制动装置,随着风速的增大,将会使风轮超速造成风机的损坏。

安全液压制动系统在保证风力发电机组正常运行发电、防止事故发生、对风机起动和停机控制起着不可或缺的作用。

理论上,风速是无限的,发电机的输出功率也可以是无限的,但是还要受到电机和变速箱转速限制以及电机和其他电气元件的功率限制,风力机组输出电能不能超过发电机额定输出功率。

风力发电中的液压系统的应用【摘要】近年来，我国的风电规模逐渐扩大，而大部分风力发电机组所处环境十分恶劣，机组经受各种极端工况的考验不断发生各类事故，目前各风力发电企业对于风电机组安全运行的要求也越来越高，而液压系统对风机平稳运行起着至关重要的作用，因此需要保证液压系统的稳定性，保证液压系统的良好运行，有效提高风机的可利用率。

本文对风力发电中的液压系统的应用进行了分析，对液压系统的稳定运行具有重要意义，同时也为液压系统的维护保养与维修提供了理论指导。

【关键词】风力发电；液压系统；液压泵引言液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。

在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。

1液压系统概述液压系统设计原理由于其优良的性能被广泛应用，这其中有前文提到的偏航控制系统和刹车制动功能，除此以外在风机齿轮箱传动系统也应用到了液压原理。

由于液压系统自身的稳定性、及时性能够有效提升风力发电整体系统的可靠性和智能化，因此国外知名的风力发电研究公司维斯塔斯公司针对变桨设计当中引用了液压控制原理，此种设计能够达到使得高速轴的制动性更加平稳及可靠，使得液压系统的优良特性达到最大程度的利用，有效提升风力发电系统的智能性。

风力发电系统中应当添加相关更为先进的传感设备，达到更好的采集和分析相关风能数据，使得风力发电系统整体运作更为合理科学，提升系统本身对风能的转化率，进而提升其经济价值和战略目的。

2风力发电中的液压系统的应用2.1风电机组的功率控制液压系统定浆距风电机组功率控制液压系统结构在不同环境下的工作流程是不同的，当风电机组所处区域风力较小时，叶轮转速经过齿轮箱增速后低于发电机额定转速时，液压系统会通过控制叶片末端的液压单元来驱动叶片旋转，达到增加叶轮旋转速度目的；当风速过大导致发电机转速超过其额定转速时，液压系统进行泄压，此操作将使得叶片末端发生位置改变，改变成与叶片主体呈直角的状态，使得叶片风阻加大，降低叶轮旋转速度。

第7卷第4期2009年12月中　国　工　程　机　械　学　报CH I N ESE JOU RNAL O F CONS TRUCT ION MAC HIN ERY Vol.7No.4　Dec.2009作者简介卞永明(65),男,教授,工学博士2y @63液压储能在风力发电储能中的应用卞永明,牛　翔(同济大学机械工程学院,上海201804)摘要:风力发电系统为实现系统稳定和持续供电,必须配备合适的储能装置.因此提出以下设想:将风能首先转化为液压能,并以液压蓄能器作为储能装置.不但可以实现系统的稳定和持续供电,还可以将发电机等设备降至地面,大大节约塔架的建造成本和风机的维护费用,并实现通过液压调速回路稳定电压.在上述设想的基础上,设计了一套实验模型,针对液压储能的系统效率和稳压效果进行仿真分析,结果表明:液压系统效率为72.9%,发电电压波动幅度小于0.83%,效率和稳压效果都能满足要求.关键词:风力发电;液压储能;蓄能器中图分类号:TK 89 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0488-06Ap pl yi n g hy d r a ulic e ner g y st o r age f o r wi n d t u r bi ne ge ner at o rsBIA N Yon g 2m i n g ,N IU Xi a n g(College of Mechani cal Engineering ,Tongji Uni versi ty ,Shanghai 201804,China )A b s t r act :In orde r to mai ntain s t abl e and s ust ai nabl e p ow er supp ly ,t he ene rgy s to rag e device s ho ul d be e 2quipp ed f or a w in d p ow er gen eration s yst em.Accordi ngly ,t he wi nd en ergy is con vert ed in to h ydraulic ener 2g y for e nerg y s to rage.As a res ul t ,t he s t abl e and s ust ai nable p owe r s up pl y can be guaran teed accompanied b y i nst allin g t he gene rat or asse mbl y on t he g roun d.This si gnifican tly reduces t he cos t of tow er buildi ng and w ind t urbi ne g ene rat or mai nt enance.Meanw hile ,t he voltage s tabilit y in a hyd ra ulic go verni ng circuit can be ens ured.Eve nt uall y ,an exp e ri me ntal model is desig ned and si mulated to analyze t he sys te m efficiency an d volt age st abilization.In conclusio n ,t he s ys tem efficiency and volta ge st abilizatio n can me et demands w it h 72.9%hyd raulic s yst em efficiency and 0.83%bel ow voltag e fl uct uati on ampli tud e.Ke y w or ds :wi nd tu rbine ;h ydraulic en ergy st orage ;h ydraulic ene rgy accumulat or 20世纪80年代以来,风能的利用形式主要是风力发电.近30年来,风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW ,叶轮直径达到126m.今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快.然而,风力发电的发展受到以下两个方面的严重制约:一方面,风能是随机性的能源,具有间歇性.因此,即使在风能资源丰富的地区,把风力发电机作为获得电能的主要方法时,也必须配备适当的蓄能装置,才能保证发电机组的连续和平稳运行[1].另一方面,风机造价居高不下,据统计,现在世界上建设风力发电的单位造价大约为1000美元kW -1,风力发电场建设的60%～70%投资又在风机设备上.中国近年风力发电单位造价约为人民币8000～9000元kW -1,这个费用是燃煤火力发电单位造价的2～2.5倍[2].严重制约了风力发电的发展.在现有的风力发电系统中,一套完整的风力发电机一般由叶轮、齿轮箱、偏航系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成[3].在这种结构中,叶片经变速箱后直接带动发电机转动,发电机安装在塔筒顶部.传动系统、发电机和控制与安全系统均布置在塔架上,大大增加了塔顶重量,使风力发:19-.E mail :mbianmail 　第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 电机塔筒结构庞大,带来了高昂的制造成本.而上述装置布置在高空,维护修理不便,又需要预留维护空间,因此也带来了高昂的维护费用.此外,由于风场波动大,造成发电机的电压波动大;而风力大时,采用调整叶片的方式来避免发电机过荷,又影响了发电效率.风力发电的上述缺陷可以通过在风力发电系统中添加液压储能元件来解决.本文提出了一套通过液压系统和液压储能来降低运行成本和实现稳压供电的方法,并对该设想进行了分析和仿真.1　风力发电的液压储能原理针对引言中提到的问题,设计了一套液压传导储能系统.在该系统中,叶轮直接驱动液压泵转动,输出高压油,油液经过液压管路送至地面,通过稳压泵站进入蓄能器以液压能的形式存储起来.需要用电时,通过稳压泵站驱动液压马达转动,液压马达带动发电机转动,液压马达的转速可以通过稳压泵站的调速回路来使之稳定,因此无需稳压系统.当无风或风力较小时,可通过蓄能器和液压泵同时向液压马达供油,来保证系统的稳定和持续发电.初步模型的原理图如图1所示.当控制器监测到蓄能器压力低于最低压力时,风轮首先带动液压泵转动,此时两通阀A 和两通阀B 均被关闭,溢流阀作为安全阀使用,因此液压泵通过一个单向阀后向蓄能器内充入高压油.需要发电时,控制器通过电控信号,打开两通阀B ,蓄能器内的液压油流出,由控制器控制调速阀控制输出流量,驱动液压马达转动,带动发电机发电,驱动电阻负载.在发电时,通过调节调速阀的开度和液压马达的排量,使输出功率和输出电压均保持在稳定状态.图1　模型原理图Fig.1　Model sche matic 下面着重对该系统的以下两方面进行分析:①系统的效率,即风能转化为电能的效率,这里主要考察整个液压系统带来的效率损失;②系统的稳压特性,即系统输出的电压不随各种因素变化而保持稳定的能力.为简化分析,可将整个模型的工作阶段分为蓄能和发电两个阶段,分别模拟有风而无电力需求和有电力需求而无风的极端情况.即在蓄能时,关闭两通阀B ,使液压马达停止转动;而在发电时,打开两通阀A 或者关闭液压泵,不使新的液压油进入蓄能器,以模拟无风时的状态.2　模型分析及系统稳压原理系统模型中的各个关键部件之间的关系如图2所示,动力源(风轮)带动液压泵旋转,之间采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T s ,n s ;液压泵输出高压油存入蓄能器中,油压和流量分别为p p ,q p ,完成蓄能阶段;在发电阶段,蓄能器输出液压油,出口压力和流量分别为p a ,q a ,流量q a 由调速阀决定,出口压力p a 由蓄能器决定,液压油经过调速阀后驱动液压马达,压力降为,液压马达旋转带动发电机发电,之间同样采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T ,984p m m n m . 中　国　工　程　机　械　学　报第7卷图2　数学关系示意图Fig.2　Mat hem atica l r ela tions hip 从图2可以看出,液压蓄能器是整个系统的中心环节.对蓄能器参数的选择和计算,对整个系统的性能有重要影响.这里假设蓄能器的预充气压力为p 0,公称容积为V 0,最低压力为p 1,最高压力为p 2,相应的气体容积分别为V 1和V 2.于是蓄能器的有效工作容积V w =V 1-V 2[4].2.1　蓄能过程分析在对系统效率进行分析时,由于风轮设计及发电机设计不是本文的重点,这里不分析风轮效率及发动机部分的效率,而着重对引进的液压系统的效率进行分析.蓄能过程中,对风轮采用恒速控制,以便测算后面液压系统在蓄能过程中的效率.因此输入的能量可视为通过动力源输入的机械能,为E 1=∫t10ωs T sd t (1)式中:ωs 为动力源旋转的瞬时角速度;t 1为蓄能时间.而得到的存储在蓄能器内的液压能为E 2=∫t 10p a q a d t (2) 二者相除,即为整个蓄能过程的效率为ηP =E 2/E 1(3)2.2　发电过程稳压原理及效率分析在发电过程中,应维持发电电压稳定,即外负载端电压U E 始终保持不变.同时,应使液压系统的输出功率与电力负载的功率相匹配.为此,采用了如下的控制策略(见图3):首先,通过控制器采集外负载端电压U E 和电流I E ,可计算出外负载功率P E ,加上一定的功率损耗的补偿,同时实时采集蓄能器出口压力p a ,于是可通过一定的算法估算出所需要的系统流量值,再通过控制调速阀的PWM 信号的占空比来控制整个液压系统的供给流量.即通过对外负载功率的监测来实时调节液压蓄能器的功率供给:q a =f (P E ,p a )=(P E +ΔP )/p a(4)式中:ΔP 是用于补偿调速阀的功率消耗及发电机的功率损失的功率损耗值,可以通过一定的方法进行估算.其次,为了维持发电机的转速恒定,再通过对端电压U E 的监测来对变量液压马达的排量Q m 进行调节.液压马达的转速为n m =q m ηm VQ m (5)式中:n m 为液压马达的实际输出转速;q m 为液压马达通过的流量,这里由调速阀的特性和开度决定;ηmV 为液压马达的容积效率;Q m 为液压马达公称排量,通过闭环控制算法来对Q m 进行控制,保证了n m 维持在一个稳定值,从而保证负载端电压U E 的稳定.整个发电过程中输出的液压能为E 3=∫t 20p a q a d t (6) 直流电机得到的机械能为=∫T ω()094E 4t 20m m d t 7　第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 式中:t 2为发电时间;ωm 为直流电机旋转时的瞬时角速度.二者相除,即为发电阶段液压部分的效率ηm =E 4/E 3(8)图3　电控液压系统控制方法Fig.3　Contr ol met hod of elect r o hydr a ulic sys tem3　极限工况仿真与实验为验证液压储能在风力发电系统中的应用设想,对上述实验模型进行仿真,并分别对效率和稳压效果进行分析验证.为简化仿真模型,将上述系统分为蓄能阶段和发电阶段两个部分分别进行仿真和实验.仿真利用MA TLAB 中的S i muli nk 工具箱构建模型[5],每个元件分别进行实际选型,元件参数来自于厂家产品资料,过程参数利用实验测定.3.1　蓄能过程仿真分析在MA TL AB/Sim ulink 环境下搭建了蓄能过程的仿真模型.整个模型的仿真参数的设定,与实际搭建的实验系统的产品资料保持一致.主要元件的仿真参数设定如下:液压泵排量Q p =1.5mL ,额定转速为2500r mi n -1,最低转速为800r mi n -1,额定压力为20MPa ,容积效率为83%;蓄能器公称容积根据系统状况,选取V 0=10L ,预充气压力p 0=2.65MPa ,最低压力设定为p 1=3.5MPa ,最高压力设定为p 2=11MPa ;过程中的气体多变指数根据实验测定为γ=1.27,测定γ值的方法如下:在蓄能过程中,蓄能器内的压力p a 和气体体积V 满足p a V γ=c (9)式中:γ为多变指数,在绝热过程中,γ=1.4,在等温过程中,γ=1,由于在蓄能过程中存在热交换,不是绝热过程,而气体被油液加热,温度上升,因此也不是等温过程,γ值需通过实验测定;c 为一个定值常数,与蓄能器内预充氮气的质量有关.又因为有V =V 0-V l ,其中V l 是蓄能器内的油液体积.由于泵的转速恒定,因此可以认为V l =Q p ηn t (10)式中:Q p 为泵的公称排量;η为泵的容积效率;n 为泵的转速;t 为时间.根据以上各式,可以推出p (t )=c (V 0-V p ηn t )-γ(11)式(11)中V p 和V 0已知,通过对实验中测定的不同时刻的压力值的p (t )值,对数据进行曲线拟合,即可求出c ,η和γ的值.于是可以知道在当时气候条件和实验条件下,近似的多变指数γ的值.如图4a 所示,仿真结果显示,在约282.5s 时,蓄能器内的油压上升到11MPa ,达到预先设定的最高压力.此时,蓄能器内充入的液压油体积期间的扭矩随着油压上升而上升,如图4b 所示,在282.5s 时达到最大值3N 整个仿真过程中的系统效率曲线如图5所示,在达到压力设定值M 时,系统效率约为%,此后随着压力的上升,液压泄漏进一步增大,从而导致系统效率的下降194.07m.11Pa 79.4. 中　国　工　程　机　械　学　报第7卷图4　蓄能环节油压和扭矩仿真曲线Fig.4　Si mulat ion c ur ve of hydra ulic pr essur e a nd tor que i n e ner gy st or age p hase图5　蓄能环节效率曲线Fig.5　Si mulat ion c ur ve of ef f iciency3.2　发电过程仿真分析针对发电过程,在MA TLAB/Si muli nk 环境下建立了仿真模型.利用系统自带的液压元件库建立了蓄能器和液压回路,使用Dri veli ne 元件库对联轴器进行模拟,实现了转矩和转速的耦合.利用Sim ulink 库中的直流电机元件建立了直流发电机模型,DC Sensor 子系统会采集负载的电压值和电流值,并输出功率和负载端电压.分别采用不同的控制算法,对液压系统的输出流量和马达排量进行控制,并指定发电端电压为24V.仿真中的参数设置,仍然与完成选型的实验系统的各产品资料中的参数保持一致,主要参数如下:蓄能器公称容积V 0=10L ,初始压力为最高压力p 2=11MPa ,并设定工作最低压力p 1=3.5MPa ;液压马达采用电控式变量马达,排量范围可从0～10mL 连续变化.控制策略采用前面介绍的通过两次闭环分别对液压系统的流量和排量进行控制.外电阻负载额定电压24V ,功率52W.调速阀采用理想流量调节阀代替.图6是蓄能器出口压力和调速阀通过流量的仿真曲线,在大约351s 时,蓄能器压力从开始的最高压力p 2=11MPa 下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa.由于采用了恒功率而不是恒流量控制,蓄能器的出口压力曲线的下降速度近似保持恒定,同时,随着压力的下降,系统的流量随之从0.48Lmi n -1上升到1.46L mi n -1.图6　蓄能器出口压力及系统流量仿真曲线Fig.6　Sim ulati on c ur ve of a cc umula tor p ress ure a nd syste m f low r at e 图7为端电压仿真曲线.图7a 是390s 内的仿真曲线,图7b 是开始的50s 内的仿真曲线.在约351s 时,蓄能器压力下降到设定的最低工作压力=35M 在整个仿真过程中,在大约6时达到最大值,电压最大值不超过V 电压的最大变化幅度不超过3%稳压效果是令人满意的294p 1.Pa.s 24.2.0.8..　第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 图7　端电压仿真曲线Fig.7　Si mula tion cur ve of te r minal volt a ge图8　发电阶段效率曲线Fig.8　Sim ulati on c ur ve of ef f icie ncy 由于发电过程中外负载的功率保持恒定,在模型进入稳定状态后,液压部分的效率供给也保持恒定,因此发电部分的效率曲线如图8所示.在蓄能器工作压力下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa 时,液压部分的效率为ηm =E 4/E 3=91.8%(12) 综上所述,整个液压部分的效率为ηh =ηp ηm ≈72.9%(13)即整套液压系统的效率是72.9%;即72.9%的输入到液压系统的机械能能够最终以机械能的形式重新输出,由此可以节约大量的制造成本、维护成本以及相应的电力稳压系统.考虑到风力发电机的实际应用情况,这个效率是可以令人满意的.4　结论从上述分析可以看出,新型液压传导储能系统的效率和稳压效果较好.若在现有系统中加以应用,可以带来以下优点:(1)可以将发电机和发电机的相关控制系统降至地面,如此可大幅度降低塔架和风机的制造成本.(2)由于采用了液压储能,可以做到异时发电,即在风力较大而耗电量较小时蓄能,在风力较小,而耗电量较大时,通过液压蓄能器补充能量.(3)在系统中应用一定的闭环控制算法,调节液压系统来进行稳压,可以取得较好的稳压效果.参考文献:[1]　王承煦,张源.风力发电[M ].北京:中国电力出版社,2003.WANG Chengxu ,ZHANG Yuan.Wind po wer generation [M].Beijing :C hi na Po wer Pres s ,2003.[2]　李豪,郑衡,何国锋.风力发电设备优化选型与电价关系的分析[J ].广东电力,2003,16(2):53-55.L I Hao ,ZH EN G Heng ,HE Guofeng.Anal ysi s o n rel at ion bet ween opti mum t ype sel ectio n of wi nd po wer generati ng app arat us and pow 2er rate [J ].Guangdo ng Elect ric P o wer ,2003,16(2):53-55.[3]　刘万琨,张志英,李银凤,等.风能与风力发电技术[M ].北京:化学工业出版社,2007.L IU Wankun ,ZHAN G Zhiying ,L I Y i nfeng ,et al.Wi nd energy and wind power generat ion t echnology [M ].Beiji ng :Chemical Indust ry Press ,2007.[4]　马雅丽,黄志坚.蓄能器实用技术[M].北京:化学工业出版社,2007.MA Yali ,HU AN G Zhij ian.Pract ical t echnology o n accumulato r[M ].Beijin g :Chem ical Indu st ry Press ,2007.[5]　薛定宇,陈阳泉基于M TL B S 的系统仿真技术与应用[M ]北京清华大学出版社,XU D y ,N Y q Sy y M TL B S [M ]B j T U 2y ,394.A A /i mulin k .:2002.E ing u C H E a ng ua n.st e m si mula tion te ch nolo g an d a pplic a tion ba sed on A A /i mul in k .e i in g :sin ghua ni ver si t Pre ss 2002.。

技术推广液压站在风力发电机组中的应用分析欧新新(大唐河南清洁能源有限责任公司，河南郑州450000)摘要:随着煤炭资源的越加匮乏，世界各国都在寻找其他的可替代話，而风能作为一种清洁的可再生能源，逐渐被各国重视起来,近年风力发电在中国得到了高速的发展。

液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。

在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。

据此，从风电机组液压系统工作原理、日常维护保养2个方面去介绍液压站的应用。

通过对液压系统原理分析和功能介绍，可有效帮助检修人员对液压系统的日常维护，迅速排查故障，从而保障风电机组的安全可靠运行。

关键词:风力发电机组；液压系统；刹车机构应用风力发电机组通常有2套独立的制动系统，一套是气动刹车，主要是靠叶片的收桨,降低受风面积来完成减速,作者简介:欧新新(1994-),男，河南开封人，本科，助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

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风力发电系统中储能技术的应用分析摘要：近几年来，随着我国城市化建设进程加快，社会的用电需求不断增加，我国的电网系统面临严峻挑战。

在当前背景下，通过科学合理发展风力发电技术，能够有效缓解用电压力，减少资源损耗，实现环境保护的最终目的。

在此过程中，通过在风力发电系统中有效应用储能技术，可以全面提高风力发电系统的运行效率及质量。

本文对风力发电系统中储能技术的应用进行研究分析。

关键字：风力发电系统；储能技术；应用分析引言：总的来说，抽水储能技术、压缩空气储能技术被广泛应用于电网调峰作业过程中；电储能技术被应用于小规模的储能系统当中；超级电容储能技术更加适用于电动汽车储能以及混合系统储能过程中；超导电池储能技术、飞轮储能技术可以用于提高供电质量，保证电网运行、电网调频作业有序开展。

一、风力发电系统中储能技术的类型（一）超导电力磁储能技术超导电力磁储能技术主要是通过有效应用超导体中的电感线圈，从而将电网在供电过程中产生的磁场能量进行科学合理地存储，能够为后续供电网的使用存储能量、释放能量。

通过科学合理应用超导电力磁储能技术，能够全面提高能量释放的效率，保证能量输送过程无需通过能量转化就能够完成能量传输，具备较高的容积比功率，响应速度快，存储效率高。

同时，通过科学合理应用超导电力磁储能技术，能够有效降低在储存过程中产生的能源损耗，具备较高的能源回馈效率。

此外，通过有效应用超导电离子储能技术，也能够对电网中的电压频率功率进行有效调节、控制，被广泛应用于风力发电系统当中。

（二）超级电容储能技术超级电容储能系统主要是以双电层电容器为基础，能够对电能进行存储的装置。

通过科学合理应用超级电容储能技术，能够提高脉冲功率，缩短充电时间，在充电的过程中，能够将电解质溶液中包含的异性离子附着在电极表面，从而形成双电荷层，进一步形成双电层电容。

当前情况下，我国的超级电容储能技术已经得到了不断地完善、优化，相关产品已经更加完整、全面。

蓄能器在风力发电机械液压系统中的应用与维护摘要：介绍了蓄能器在风能机液压系统中的主要应用，通过专业的研究和研究，准确找到了风能机液压系统蓄能器的有效维护手段。

安装过程的智能化控制、操作问题的准确检测、改进测试方法和加强测试监督等，有效提高了风力发电机液压系统内电池的科学工作。

关键词：风力发电机械液压系统；蓄能器；测试监督1液压系统在风力发电系统中的重要性近几年风力发电技术越来越成熟，风力发电得到了大规模开发。

目前大中型风力发电的安全和功率控制几乎采用液压技术。

液压制动系统在发电、事故预防、桨叶的启动和停止等方面发挥着重要作用。

理论上风速和发电机的输出功率是无限的，但它必须受到发动机和变速箱的速度以及电机等电气部件的功率的限制。

目前，固定螺距控制或变螺距控制常用于大中型水平轴风力发电。

从发展趋势来看，风力发电机的偏航对风可通过控制系统自动对风，通过偏航电机和利用液压技术的方式来实现自动对风功能，因为其液压传动扭矩大、结构简单、重量轻、容量大，可以替代机械传动实现液压偏航对风控制技术。

2液压传动型风力发电机组原理液压驱动桨叶包括叶片、变桨电机、抱闸线圈、液压回路、液压驱动控制系统、同步发电机、网络控制系统、控制器、偏航系统、制动安全系统等。

液压控制与传统风力机的最大区别在于，引入了柔性传动而不是刚性传动，以减少风力机前部风力功率波动的影响。

此外，液压传动系统还控制电机的位移，实时调整发电机的速度，实现无级变速，获得满足直流电网要求的输出功率，避免变流器的逆变器，消除电源对电网的和谐影响。

风力发电机机的液压控制机制是风力发电机将风能传输到液压泵，液压泵将机械能转换为液压能，液压马达将液压能转换为机械能以产生发电机功率。

3风力发电机械液压系统中蓄能器的主要应用3.1蓄能器的工作原理在风力发电机的液压系统中，蓄能器是储存液体压力的腔室，在这种密封外壳中，适当的人员可以及时确认蓄能器的使用类型。

如果是气囊式蓄能器，在正式使用前必须加满气体。

储能技术在风力发电系统中的应用摘要：随着现代社会的进步发展，电力已经成为社会生活与工作必不可少的能源之一，而社会用电需求的持续增长也给我国的用电带来了较大的压力，风力发电等新能源发电技术也因此得到了迅速的发展，尤其是当前的资源节约与环境保护越来越深入人心，如何进一步提高风力发电系统的运行质量也成为当前供电环节的重要任务。

其中储能技术是风力发电系统运行的关键，高效的储能装置也是提高风力发电系统运行质量的基本要求。

基于此，本文就储能技术在风力发电系统中的应用进行了分析。

关键词：储能技术；风力发电系统；应用引言风力发电系统主要是风能完成发电机的旋转驱动，因此其在运行中不会产生环境污染，经济优势也比较明显，但是风能存在不稳定的特征，必须要借助一定的储能技术实现电能的储存，以便可以确保风能发电系统中负荷的连续、稳定，因此需要相关人员严格掌握各种常见的储能技术类型，并严格按照风力发电系统的工作特点选择合适的储能技术手段，以便进一步提高风力发电系统电力供应的稳定性，满足现代社会生活与工作的用电需求。

一、常见储能技术类别（一）超导磁体储能技术超导磁体储能装置在实际应用中需要使用超导体材质线圈作为介质，然后再利用直流电流所产生的磁场进行能量储存，其本身不需要转换能量，具有较强的动态性，而且产生极高功率所用的时间也比较的断，但是其储存容量比较小，在电力系统功率补偿以及频率调节上具有较高的应用价值，也能够有效的提高电力系统的稳定性。

（二）飞轮储能技术飞轮储能装置中圆盘在电能驱动带动下发生旋转，然后电动机电能转化成圆盘旋转的动能，最后讲这些动能储存在加速质量模块中，当需要这些动能的时候，发电机就会通过飞轮驱动进行发电，其存储容量较小，但是具有较强的动态性，能够在较短的时间内进行大量的能量的释放，在快速调节电力系统的频率上发挥着较大的应用优势。

而且该技术弥补了短时储能系统的不足，也是当前风力发电系统中常见的储能技术手段。

储能技术在风力发电系统中的运用摘要：社会的不断进步与前行，给电力领域的发展带来了不小挑战，本篇文章就储能技术在风力发电系统中的运用展开相应论述，并提出些许观点与建议。

首先对技术的运用形式进行了分析，如蓄电池储能、超级电容器储能、超导储能和飞轮储能，都能在风力发电系统中提供技术支持。

随后阐述了三点技术的运用对策，包括优化技术应用方案、创新技术应用形式和注重技术应用评估，希望能对有关人士的研究提供有利参考，为电力行业贡献一份力量。

关键词：储能技术；风力发电；系统储能技术在风力发电系统中扮演着重要角色，与风能的良性转化、发电力度的提升以及电力资源的合理配置等都有着密切联系。

因此对储能技术进行进一步探析，对风力发电领域的可持续发展有积极影响。

1.风力发电系统中储能技术的运用形式1.1蓄电池储能储能蓄电池的种类较多样，如铅酸蓄电池、镍氢电池、全巩液流电池和铿离子等，都能在储能技术的运用中发挥出不同作用。

铅酸蓄电池是一种实用性较强的储能设备，能够在复杂的环境下实现运行，对风力发电系统的运转有辅助效果。

虽然这种储能蓄电池制作成本相较于其他类型的电池要低，但在使用寿命上却存在一定弊端。

如电池受外界环境因素或人为因素影响而难以发挥储能作用时，便要对其进行更换处理，给风力发电系统的平稳运行带来隐形负担，需要结合实际情况对其此种电池进行科学应用。

镍氢电池的能量转化力度与所在地的环境有着相辅相成的关系，如储能过程中电流处于较小状态时，能量密度便会有所提高，反之密度会有所下降。

所以在应用镍氢电池时，要将因地制宜理念融入到风力发电系统建设中，为储能技术的运用提供保障。

1.2超级电容器储能超级电容器储能技术对风力发电系统的运行质量要较高要求，如在峰值和功率等方面都有所涉及，具有较高的脉冲功率强和稳定供电等优势。

如超级电容器在运行期间，异性离子会受相互作用影响而与电极表面上的离子有所吸引，使电极表面处加设双层电容，为储能时效性与精准性的提升提供动力支持。

液压站在风力发电机组中的应用分析董临治摘要：在改革开放的新时期，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，随着煤炭资源的越加匮乏，世界各国都在寻找其他的可替代品，而风能作为一种清洁的可再生能源，逐渐被各国重视起来，近年风力发电在中国得到了高速的发展。

液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。

在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。

据此，从风电机组液压系统工作原理、日常维护保养2个方面去介绍液压站的应用。

通过对液压系统原理分析和功能介绍，可有效帮助检修人员对液压系统的日常维护，迅速排查故障，从而保障风电机组的安全可靠运行。

关键词：风力发电机组；液压系统；刹车机构应用引言随着全球经济的快速增长，人类对于能源的需求量也不断增加．科技的飞速发展导致以煤炭、石油为主的不可再生能源的过度消耗，环境污染以及资源短缺成为限制各个国家发展的主要问题，因此只有极力开发新能源，才能实现可持续发展目标．新能源的开发及利用不仅能作为不可再生能源的补充，并且可以显著减少对环境的污染．因此，风能作为一种清洁无污染取之不尽用之不竭的绿色可再生能源受到各个国家的高度重视．我国是一个风能资源比较丰富的国家，但是目前风电企业仍然以引进国外先进技术为主，自主研发力量不足，影响了我国风电行业的发展．目前风力发电机组主要配置为增速齿轮箱－双馈发电机系统．但这种系统存在一些问题，增速齿轮箱－双馈发电机系统中由于装备了增速齿轮箱，使系统故障率增加，而且成本较高，质量大，不易于运输、吊装，维修不方便，造成维护成本增加．齿轮箱和双绕组的存在容易产生摩擦损耗，降低了系统效率和系统可靠性．又由于使用了变频器，对转速范围有一定的限制，而且大多数系统控制回路复杂，维护成本高．为了解决升速齿轮箱故障高的问题，永磁直驱发电机技术应运而生，但该配置依旧需要变流器和变压器，低电压穿越故障依旧存在．永磁直驱系统还有诸多问题：用铜量大，直驱电动机转动惯量大，在三、四类风场启动困难，仍需要逆变器等电力电子器件，低电压穿越问题依旧存在．上述两种系统的控制系统传动系统和发电机都安装在塔架上增加了塔架的重量，且需要预留维护空间，造成风力发电机塔架结构庞大，塔架制造成本高，另一方面对设备维护修理不方便，维护费用很高．1液压传动型风力发电机组原理为了消除齿轮箱及整流逆变器给风力发电机组带来的不利影响，国内外学者提出了多种形式的液压传动型风力发电机组。

液压技术在风力发电中的重要性风力发电是目前应用效果较好的发电方式，但其技术水平仍然有待提高，液压技术是机械传动方式的一种，由于风力发电机组在发电过程中对动力系统和调节系统的要求较高，液压系统具有功率大、结构简单、控制灵活、精度高等优点，符合风力发电的特殊要求，在风力发电中发挥着重要的作用，同时被广泛应用于各个领域。

一、风力发电中液压系统的应用1、定桨距风力机功率控制液压系统在定桨距控制的风力机组中，风轮吸收功率随风速的变化而变化（桨叶的结构使得它在风的作用下发生弹性变形）。

当风速超过额定风速时，必须通过叶片失速效应来降低风能利用率Cp。

失速控制一般采用叶尖扰流器控制。

其方法是将一个液压单元装在叶轮轮毂处，在每个桨叶端部各装一个液压缸，叶尖扰流器同液压单元相联，通过连接在液压缸活塞杆和叶尖轴之间的钢丝绳驱动叶尖运动。

当风轮转速低于额定转速，发电机输出功率未达到额定功率时，液压缸驱动叶尖收回，使叶尖与叶片主体靠拢成一条直线。

当风速超过额定风速，发电机输出功率超过最大功率限度时，液压系统开始泄压，叶尖在离心力和弹簧力的作用下弹出，在叶尖轴上的螺旋导槽的作用下，与叶片主体成90°，增大阻力叶轮转速降低。

典型的叶尖扰流器液压系统原理图见图1。

其工作原理如下所述：启动风力机时，电磁换向阀通电，断开液压缸的回油路，液压泵输出压力油，收紧叶尖。

油压继续上升，到过压继电器控制动作的压力时，过压继电器发出信号，经控制器延时后，停止电动机转动，在延时过程中，压力继续上升，达到溢流阀设定的压力值时溢流阀动作，系统压力不再升高。

由于液压系统不可避免的泄漏，使液压缸压力下降，当低于低压继电器设定压力时，低压继电器发出信号，液压泵重新启动，补充油压。

当发电机输出功率超过最高功率限制时，电磁换向阀断电，液压缸的油液流回油箱，系统泄压，叶尖在离心力和弹簧力作用下打开，叶轮转速降低。

2、偏航系统中液压技术应用偏航系统的主要功能分为驱动和制动，主要为风轮提供锁紧力矩，使风轮保持迎风状态，保证风力发电机组的有效运行。

储能技术在风力发电系统中运用发布时间：2023-02-23T06:56:07.325Z 来源：《新型城镇化》2023年1期作者：林琛[导读] 超级电容器由电流采集系统、电解质、隔离物和两侧极板构成，其中，电流采集系统的作用是收集当前系统的发电情况；电解质用于离子和质子运动；隔离物是为了避免物质相互混合。

中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司河南郑州 450007摘要：随着社会经济的不断发展，越来越多的人们开始重视环境保护，全球气温变暖、温室效应等等都影响着人们的日常生活。

为了改善当前环境，相关职能部门对于新能源的研究也在不断加大力度。

近年来，我国提出了新能源振兴计划，就风力发电而言，其对环境造成的污染较小，可再生性强，得到了人们的广泛认可。

从一定意义上来讲，风力发电过程中充分运用储能技术，将风能进行管理，能够不断提高风力发电的效率和质量。

因此，本文将重点就储能技术在风力发电系统中运用展开探讨。

关键词：储能技术；风力发电系统；运用1储能技术在风力发电系统中的运用1.1超级电容器超级电容器由电流采集系统、电解质、隔离物和两侧极板构成，其中，电流采集系统的作用是收集当前系统的发电情况；电解质用于离子和质子运动；隔离物是为了避免物质相互混合。

将电解质做极化处理，就能让风能得到优化储存。

超级电容器在原理上与蓄电池相似。

当超级电容器处于充电阶段时，通过离子状态高效储存流入系统中的电荷使它们相互反应，为复杂体提供正常电力。

大多数超级电容器使用金属氧化物或者新型纳米管当成电极材料，作为我国独立研发并得到大规模应用的碳纳米管，超级电容器具有较强的化学稳定性、良好的导电性和稳定的机械强度，在长径方面的优势也高于金属氧化物。

超级电容器可以实现大于100000次充电、放电模拟测试，使用寿命较长，还可以在设备应用时稳定提供电力资源，提升电力储存的可靠性。

除此之外，超级电容器的维护较为简单，通常以1～3年维修期为准，不需要过多的维修就可以稳定推动风力发电行业稳定发展。

储能技术在风力发电系统中的应用摘要：目前，随着能源资源的进一步缺乏，新能源逐渐受到了人们的关注，因而很多国家开始了对风能发电系统的研究。

由于风力的来源很不稳定，进而使得风力发电系统的稳定性不够，因而，需要在风力发电系统之中使用储能的技术和方法，从而有效地提高风力发电的稳定性问题。

与传统的能源相比，风力发电不需要任何的矿物资源，因此没有燃料的成本问题，更为重要的是风力发电对环境没有任何的污染。

因此，相关技术人员将风力能源的稳定性不强的问题解决了之后，其即将成为一种非常受欢迎的新能源。

关键词：风力发电；储能技术；应用引言：随着社会的进步，市场经济水平不断的发展，人们的生活质量有了显著提高，我国对能源的需求也随之不断的增加。

国际相关部门预测，我国在未来的二十年将成为世界上能源消耗的大国，因此我国现阶段需要大力发展能源事业，其中风力发电将成为我国发电的主导技术，当前风力发电系统中储能技术是比较重要的研究课题，储能技术的应用能够有效的防止风力发电的功率反复变化，输出电压较为平稳，保障电能质量和风力发电网络的正常运转。

1储能技术的分类概述及其基本特点储能单元的建模主要包括储能电池组模型、DC /AC 换流器模型以及各部分之间的数据接口，其结构和光伏发电单元的总体结构比较相似。

大型储能电站的储能单元的总体结构如图1 所示。

图1储能单元框图1.1飞轮储能系统所谓飞轮储能，主要是通过对电动机的运用实现飞轮的高速运转，从而将电能转化为动能，进行有效的存储和管理，在需要对其进行使用时，再用飞轮带动发电机进行对外发电。

根据相关的实践调查研究我们可以看出，为了有效降低飞轮储能所造成的损耗，越来越多的企业和单位开始运用超导磁悬浮技术，运用复合型材料不断提高储能的密度，降低整体系统的重量和体积。

从一定意义上来讲，要充分发挥出飞轮储能系统的作用和价值，必须使用一些性能较好的材料以及电子变流技术。

相关数据表明，飞轮储能技术在进行能量转化的过程中能够实现的转换效率大约在90%左右。

储能技术在风力发电系统中的应用摘要：伴随着经济与社会的不断进步，国家的综合实力不断增强，风电产业也不断发展壮大。

在“双碳”新能源发展战略的指导下，电网对调频调峰的需求持续增长，在此条件下，风电系统将会得到更为稳健的发展，以实现有效消纳蓄能，减少资源浪费，充分利用风电，并且与风电的具体应用相联系，对电网的供电状态进行适当的调节，从而提升电网的稳定性。

为此，本文将对风电储能技术进行研究。

关键词：储能技术；风力发电系统；应用1储能技术在风力发电系统中的重要性在能源供给中，如何实现能源的有效供给，以实现能源的节约和减少排放，已成为当今世界各国关注的焦点。

风力发电和储能技术因其独特性，被认为是一种极具发展潜力的新型能源。

储能技术在电力系统的削峰填谷、微电网的稳定运行和新能源的有效利用等方面发挥着重要的作用。

当前，为充分利用、回收或重复使用的锂离子电池储能材料，存在着众多的原料制造与储存装置。

其次，为分散式能量储存及其它装置而安装的大容量蓄电池，也可以应用于更大范围的电力系统调节，并弥补世界范围内网络的不足。

比如，泵蓄能、压缩液化空气机等技术，都是能达到蓄能技术的功能需求的机组装备，能彻底淘汰一部机械，能长时间持续运转。

减少了风机的布置对大操作单元的负荷所造成的压力。

第三，电网所容许的最低变频率也应该被自动地维持或者限制在某一特定的值之内，这样就需要人工地调节风力发电的最高最小标称的最低有功。

蓄能与调压的传送技术也能够将已有的常规小规模风力发电系统中蓄能与调压的结合起来。

2常见储能技术类别及其特点2.1飞轮储能技术飞轮蓄能技术是通过电力来驱动装置的转子，将电力转化为动能，所生成的能量存储在装置的加速模块中，在需要发电时，通过自身的能量来给发电机提供电力，实现能量的转化。

针对传统的飞轮蓄能器存在的巨大损失，本项目拟将超导磁浮技术引入到飞轮蓄能器中，并引入一种新的复合材料，以提升其蓄能器的体积。

虽然目前，飞轮储能的能量转化效率仅为90%，但其无污染、易于维护和无限次充电、释放等优势，在风电行业中仍有很大的发展潜力[1]。

储能技术在风力发电系统中的应用探究随着全球气候变化日益严峻以及大力推进清洁能源发展的基础上，储能技术逐渐成为推动风力发电系统更好地发挥其潜力的技术重点。

储能技术是指将电能按照一定方式储存起来，通常是通过电池、超级电容器、水泵水库等形式进行储存，然后在需要的时候再将其释放出来。

储能技术在风力发电系统中的应用得到越来越广泛的关注，其可用于解决由于风力不稳定和间歇性等因素导致的电力波动现象，进一步提高风力发电系统的可靠性和经济性。

本文就储能技术在风力发电系统中的应用进行探究。

1. 能量储存能量储存是储能技术在风电系统中最常见的应用，其主要目的是将风能转化为电能进行储存，从而在风电系统的不稳定性问题中调整能量平衡，减少对传统燃煤等能源的依赖。

目前较常见的能量储存技术包括超级电容、电池、水泵水库等。

2. 风能负荷平衡风电站所产生的电能随时都会面对风量的波动不稳定等问题，而在遇到电力负荷突然增大的情况下会面临出现电力供不应求的问题。

储能技术则可以通过将能量与负载匹配，使储存电力在需要的时候调配使用，进而实现风能与电力负荷的平衡。

3. 频率稳定储能技术的应用可以有效地解决频率波动问题，这是由于储能技术可以在稳定电力输出的同时，也可以调整电力输出以满足电网频率的要求。

1.超级电容技术超级电容技术通常适用于大量电力传输，但其容量较小，容量不能满足大规模储能的需求。

超级电容技术可以通过其高速放电速率和长寿命特点来向电力车辆和轻负荷应用工具提供动力，然而如果将超级电容技术应用在风电储能中，其主要功能是为瞬态应用提供能量，而不是长时间储存的需求。

超级电容技术可以提供高效率的储能容量，并在极短时间内将储存的能量释放出来，从而提高风电站的电力负载平衡，并减小风电机组波动性。

相比于常规能量储存技术，其具有容易维护、建设快捷的优点。

2. 锂离子电池技术锂离子电池技术具有储存大量风能并且容易安装和维护的特点，在很多市场上被广泛应用。

液压储能在风力发电中的应用摘要：为实现风力发电系统稳定、持续地供电，必须在系统中配备合适的储能装置。

储能装置的作用是将风能首先转化为液压能，运用液压储能元件来进行风能的存储，并以液压蓄能器作为储能装置。

液压储能系统不但可以促进电网安全稳定运行，还可以节省了电网建设的投资，对风力发电的发展有着重要意义。

关键字：液压储能、风力发电、蓄能器1.1风力发电概述21世纪是高效、洁净、安全、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向发展，都把能源的利用作为科研领域的关键予以关注。

受1973年世界范围内的石油危机和空气动力学理论的发展的影响，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风力以其自身独有的优点，作为新能源的一部分有了新的快速的发展。

风力发电，就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。

具体的说，就是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

我国世界上风力资源较为丰富的国家之一，全国可利用的风能约为2.5亿kW。

风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，其次，用风力发电，可减少常规能源的消耗，从而减少有害气体的排放，对环境保护和生态平衡，改善能源结构具有重要意义。

1.2风力发电与储能技术风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。

这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型才会拥有尾舵）。

由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。

为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

风力发电还受到以下两个方面的严重制约，一方面，风机造价居高不下，风力发电技术也不是很完善，使风力发电单价约为火力发电单位造价的2~2.5倍。