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设计与分析ShejiyuFenxi

基于新型重力储能的风储一体化系统设计

艾比布拉·阿不拉努尔买买提·阿布都拉

（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830000)

摘要：风力发电的输出存在随机性、间歇性等缺陷，给电网的安全稳定运行带来极大压力。重力储能由于自身的工作机

理，具备全生命周期成本低、往返效率高、充/放电持续时间灵活、安全、无退化等优势。现考虑选择新型重力储能技术来改善风

力发电的出力，对直驱式风电机组并网模型和新型重力储能系统模型分别进行研究，在此基础上设计了一种基于新型重力储能

的风储一体化系统。通过仿真分析，验证了所设计的风储一体化系统能够有效改善风力发电出力的缺陷，提升高风电渗透率下

电网的稳定性。

关键词：重力储能；风力发电；功率平衡；风储一体化

中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1671-0797(2024)18-0026-05

D0l:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.18.007

0引言1直驱式风电机组并网模型

风力发电作为可再生能源的重要组成部分，在直驱式风电机组并网的模型主要由风轮、永磁

电力系统的能源转型升级中发挥着重要的作用。随同步发电机、机侧变流器、直流电容、网侧变流器组

着风电机组并网规模的不断扩大，风力发电自身存成，永磁同步发电机采用“AC-DC-AC”背靠背变流

在的随机性、间歇性等缺陷会影响到电网的安全稳器结构进行并网[3]。

定运行。采用储能技术可以有效改善风力发电出力风轮能够转化的风能功率(输出机械功率)Pw为：

的不确定性，平抑功率波动，保证电力输出的稳定性P(1)

2pAC,CA,B)uw

和连续性，实现风电的友好并网。

重力储能通过重物的提升和下放来实现充/放式中：p为空气密度；A为风电机组叶片扫过的面积；

C,为风能利用系数，是风力机将风能转化成机械能

电，相较于其他储能技术，具备全生命周期成本低、

的效率；w为风速；入为叶尖速比，是风轮叶片尖端线

往返效率高、充/放电持续时间灵活、安全、无退化等

优势。速度与风速之比；β为桨距角，指风机叶片与风轮平

面的夹角。

目前的技术方案包括活塞式重力储能技术、依

其中风能利用系数C,的计算公式为：

托山体的重力储能技术、基于废弃矿井的重力储能

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技术、依托架空索道的重力储能技术、采用储能塔结C,(Λ,β)=0.5176116

入60.4-5)。*+0.0068,

构的塔吊式储能技术等[2]。相较于这些或对建设场地

有特殊需求、或对重物的堆叠方式和高度有严格稳110.035(2)

入;入+0.08ββ+1

定性要求的技术方案，采用基于电梯和框架式构筑

入CmR

物的新型重力储能技术能克服以上缺陷，具备选址Vm

灵活、适应性广泛的优点。式中：入为求解风能利用系数C,的中间变量；のm为风

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