2005年,由中国科学院电工所承担的“863”项目“可再生能源发电用超级电容器储能系统关键技术研究”通过专家验收。该项目完成了用于光伏发电系统的300Wh/1kW超级电容器储能系统的研究开发。
变频调速器对电压十分敏感,而由于电网各种故障和操作会出现瞬时低电压现象,利用超级电容器快速充放电的特性,可以实现变频器低电压的跨越,保证变频调速器的正常运行。
2005年美国加利福尼亚建造了一台450kW超级电容器储能装置,用以减小950kW风力发电机组向电网输送功率的波动。在新加坡,ABB公司利用超级电容器储能的DVR装置安装在4MW的半导体工厂,该装置可以实现160ms的低电压跨越。
超级电容器单体的电压低,模块化的也不超过100V,不能直接用于电力系统。可以采用两种方式提高电压等级将超级电容器直接串联提高电压等级;文献[10]将超级电容器模块连接BoostDC/DC变换器,然后经过逆变器与电网连接,为了实现更高的电压等级,还可以在逆变器与电网间加入升压变压器。第一种方式存在均压的问题,升压范围有限,通常采用第二种方式实现储能和供电。
目前,超级电容器大多用于高峰值功率、低容量的场合,随着超级电容器材料的研发,功率密度和能量密度的不断提高,在电力系统中的应用范围将更加广阔。
4应用中注意的问题
超级电容器具有固定的极性,在使用前应确认极性。超级电容器应在标称电压下使用当电容器电压超过标称电压时会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,而且内阻增加,寿命缩短。超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中,高频率的快速充放电会导致电容器内部发热,容量衰减,内阻增加,在某些情况下会导致电容器性能崩溃。
当超级电容器进行串联使用时,存在单体间的电压均衡问题。单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压,从而损坏这些电容器,整体性能受到影响。
5结语
超级电容器的出现,解决了能源系统的功率密度和能量密度之间的矛盾。随着超级电容器的进一步发展,将取代当前电动汽车需频繁充电和更换的蓄电池,而且家用储能超级电容器也有可能实现。太阳能、风能和燃料电池等无污染能源将储存在超级电容器中,不断提供电能,不需要投资大的发电站,也不需要复杂的输送电网,是一种应用再生能源和投资少的节能措施。
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