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超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用

時間:2015-05-18 11:04來源:《科技展望》作者:火凡

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　　有效的儲能方式對微網(wǎng)運行安全穩(wěn)定性以及內(nèi)部供電平衡具有重要的意義。由于微網(wǎng)中太陽能光伏、風力發(fā)電等分布式單元輸出單元具有隨機性以及間歇性等特點，并且電力負荷也具有隨機性變化特點，給微網(wǎng)運行的穩(wěn)定性造成很大的影響。

　　1.微網(wǎng)中超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)的作用

　　微網(wǎng)的運行模式主要包括兩種，即并網(wǎng)運行以及孤島運行。一般情況下，微網(wǎng)與常規(guī)的配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，當電網(wǎng)事故或出現(xiàn)電能質(zhì)量事故時，微電網(wǎng)采用孤島運行模式。微網(wǎng)運行過程中會涉及到這兩種運行模式的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中會造成一定的功率缺額，這就需要設(shè)置一定的儲能裝置，保證微網(wǎng)兩種運行模式的平衡轉(zhuǎn)換，增強微網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。

　　一些新能源發(fā)電過程中，受到外界因素的影響，常常出現(xiàn)沒有電能輸出的現(xiàn)象，這時就需要由儲能系統(tǒng)為電力用戶提供電能。微網(wǎng)規(guī)模小，自我調(diào)節(jié)能力弱，負荷波動以及電網(wǎng)運行故障會對其造成很大的影響。超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)能有效的解決這一問題，能夠在負荷低落時儲存多余的電能，負荷高峰將儲存的電能反饋給微網(wǎng)，為微網(wǎng)功率的調(diào)節(jié)提供幫助。

　　在微網(wǎng)中設(shè)置超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)，能夠解決微網(wǎng)電壓驟降、電壓跌落等問題，提高微網(wǎng)電能質(zhì)量。

　　2.混合系統(tǒng)儲能系統(tǒng)

　　蓄電池儲能是目前微電網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛、最有前途的儲能方式之一。蓄電池儲能以解決系統(tǒng)高峰負荷時的電能需求，也用蓄電池儲能來協(xié)助無功補償裝置，有利于抑制電壓波動和閃變。然而蓄電池的充電電壓不能太高，要求充電器具有穩(wěn)壓和限壓功能。蓄電池的充電電流不能過大，要求充電器具有穩(wěn)流和限流功能，所以它的充電回路也比較復雜。

　　另外充電時間長，充放電次數(shù)僅數(shù)百次，因此限制了使用壽命，維修費用高。如果過度充電或短路窖易爆炸，不如其他儲能方式安全。由于在蓄電池中使用了鉛等有害金屬，所以其還會造成環(huán)境污染。常見的蓄電池包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池等。隨著科技水平的進步，液流釩電池和鈉硫電池的研究取得突破性進展。

　　這兩種電池具有高能量效率、使用壽命長、無放電現(xiàn)象等優(yōu)良特性，在國外一些微電網(wǎng)研究系統(tǒng)中得到運用。但是，由于價格原因，在微電網(wǎng)中的大規(guī)模運用還有待時日。

　　超級電容器指的是有特殊材質(zhì)制作的多空介質(zhì)，相對于普通的電容器老說，介電常數(shù)更高，耐壓管理以及儲能容量更大，同時具備了電容器釋放能量速度快的優(yōu)勢。拆機電容器在運行過程中沒有運動部件，所以維修工作量極少，具有較高的可靠性。

　　目前，超級電容器逐漸應(yīng)用在邊防哨所、高山氣象臺等電源供應(yīng)場合。但是超級電容器也具有一定的缺陷，如電容串聯(lián)均壓、端電壓波動范圍大、能量密度低等問題。

　　超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)，就是將兩種儲能設(shè)備有機的結(jié)合起來，整合了兩種儲能方式的優(yōu)點，彌補了兩種儲能技術(shù)的缺點，提高了儲能系統(tǒng)的性能。

　　大量的研究表明，超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應(yīng)用，能夠提升微網(wǎng)儲能系統(tǒng)的輸出能力、提升儲能系統(tǒng)的放電時間，降低系統(tǒng)內(nèi)部損耗;另外，兩者混合使用，減少蓄電池放電循環(huán)次數(shù)，減少對蓄電池的損耗，增加其使用壽命;總之，超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，改善了微網(wǎng)供電質(zhì)量，提高了微網(wǎng)運行穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。

　　3.微網(wǎng)儲能技術(shù)發(fā)展趨勢

　　我國的微網(wǎng)儲能技術(shù)還處于初步發(fā)展階段，具有很大的發(fā)展空間與前景。首先，應(yīng)該加快對高效低成本儲能電池的研發(fā)，重點放在提升電能存放速度方面;其次，單一的儲能技術(shù)在一定程度上存在局限性，對其進行改進優(yōu)惠受到經(jīng)濟成本等因素的制約。

　　可以將兩種或幾種儲能技術(shù)有機的結(jié)合起來，揚長避短;最后，微電網(wǎng)中儲能裝置的擁有者必須得到實時的電網(wǎng)信息，包括電價以及電網(wǎng)故障等，才能使微電網(wǎng)儲能裝置的作用得到充分發(fā)揮。

　　隨著微網(wǎng)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用越來越大，微網(wǎng)儲能方式以及儲能裝備向著市場化管理方向發(fā)展。保證微網(wǎng)儲能裝置的使用者能夠及時的掌握電網(wǎng)信息，包括電網(wǎng)運行中的故障以及電價等，這樣才能保證微網(wǎng)儲能裝置發(fā)揮應(yīng)有的作用。

　　儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中應(yīng)用的分析理論和方法：在充分理解含儲能裝置的微電網(wǎng)的動態(tài)特性的基礎(chǔ)上，研究儲能裝置內(nèi)部的復雜非線性電磁問題，以及儲能裝置和系統(tǒng)中元件之間的相互作用。

　　4.總結(jié)

　　儲能技術(shù)對于微網(wǎng)運行的穩(wěn)定性具有重要的作用。本文根據(jù)蓄電池、超級電容器等單一儲能技術(shù)存在的局限性，提出了一種超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)，該儲能系統(tǒng)不僅綜合了兩者的優(yōu)點，還有效的彌補了兩者的缺陷，提高了儲能效率。該混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的運用，對實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)部電壓平衡，提高微網(wǎng)運行的經(jīng)濟性與穩(wěn)定性都具有十分重要的意義。

(責任編輯：王杰)

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