超级电容在微电网中的应用研究

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1、应用研究超级电容在微电网中的应用研究张雷(中国铁建重．Y-集团有限公司湖南长沙41010o)摘要：由于可再生能源发电具有不稳定、不连续的特点以及大电网出现的瞬时故障都会引起微电网电压暂降、瞬时停电等问题，为保证微电网中电力用户的电能质量，在微电网中必需建设配套的储能系统。超级电容器作为一种新型的储能器件，因为其无可替代的优越性，成为微电网储能的首选装置之一。本文从超级电容的基本原理入手，分析超级电容储能的特点，探讨超级电容在微电网的作用，研究微电网中超级电容储能容量配比。关键词：超级电容储能微电网分布式发中图分类号：TM53文献标识码：A文章编号：l007-9416(

2、2012)06—0076—031、引言2、超级电容储能概述随着能源和环境问题的日益突出，发展低碳经济，建设生态文2．1超级电容基本原理明，实现可持续发展已经成为人类社会的普遍共识，而开发清洁的超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电可再生能源资源是世界各国经济和社会可持续发展的重要战略。同容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器，是靠极化电解液来储时，集中式大电网在过去数十年的快速发展过程中，也暴露出了成存电能的新型电化学装置。超级电容器根据电化学双电层理论研制本高、运行难度大等弊端，难以满足用户越来越高的安全性和可靠而成，属于双电层电容器，是世界上已投

3、入量产的双电层电容器中性要求。容量最大的一种。原理可用两块导电极板之间夹有绝缘材料层的平分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想方式，它板型电容结构来说明，当在两极板之十间●施加●电压●时，极板上就会有具有投资小、清洁环保、供电可嚣和发电方式灵活等优点，可以对大电荷逐渐存起来，它所存储的能量可表示为，其中，为绝缘介质；为电网提供有力补充和有效支撑。尽管分布式电源优点突出，但本身绝缘介质的体积；为绝缘介质的承受的电场强度。单位体秋所储能存在一些问题，例如接入成本高、控制困难等，同时由于分布式电源量即储能密度，可表示为。由此可见，提高介电常数和电场强度，即的不可控及

4、随机波动性，其渗透率的提高也增加了电力系统稳定性可提高电容器的储能密度。超级电容结构如图1所示。的负面影响。分布式发电对大电网来说是一个不可控的电源，因此目前的国际规范和标准对分布式电源大多采取限制、隔离的方式处理，以减小其对大电网的冲击。IEEEPl547标准规定：当电力系统发生故障时，分布式发电必须马上退出运行，大大限制了其效能的充分发挥。为协调大电网与分布式发电的矛盾，最大限度地发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势，微电网的概念应运而生。微电网从系统的观点看问题，将发电机、负荷、储能装置及控制装置结合，形成一个单一可控的独立供电系统。采用电力电子技术，将

5、微型电源和储能设备并在一起，直接接在用户侧。微电网可与大图1超级电容结构电网并网运行或独立运行，当大电网故障时，微电网与其解列并保超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部持自身的正常运行。对大电网来说，微电网可被视为电网中一个可件，利用活性炭多孔电极和电解液组成的双电层结构获得超大的容控的单元，可以在很短的时间内动作满足外部输电网络的需求；对量。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器·用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，如降低线损、增加供电样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的可靠性，保持本地电压稳定、通过余热提高

6、能量利用效率等。两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成微电网中可再生能源发电具有不稳定、不连续的特点，再加上相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个大电网出现的瞬时故障也会引起微电网电压暂降、瞬时停电等问不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位题，为保证微电网中电力用户的电能质量，在微电网中必需建设配置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常人。随着超级电套的储能系统。超级电容器作为一种新型的储能器件，因其无可替容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界_厕的电代的优越性，成为微电网储能的首选装置之

7、一。荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终足物理表1各储能系统的性能比较电池种类容量密度／(Wh／l(g)功率密度／(W／kg)循环寿命／次充放电效率／％安全性维护量对环境的影响铅酸35～5075～300500～1500O～80高小污染镍镉70150～30025000～70不高小无污染锂离子l5O～200200～3l5l000～l00000～95不高大无污染超级电容l～l07oo0～l800o>100o0o0>95高很小无污染⑩媾●．～应用研究技字致i～一术一过程鼯，一没有化学反应。因此，与利用化学反应的蓄电池不同，其性能功率支撑进行有