智能微电网中的超级电容技术

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1、智能微电网中的超级电容技术尹馨吉林省电力勘测设计院摘要：当前在经济发展过程中仍然对传统的电网进行使用，但是由于其木身存在的一些问题，己经不适疲社会发展的潮流，这为微电网的产生提供了有利的条件。所以文章主要是对超级电容器的定义、类型、组成方式以及其在锊能微电网屮的应用进行了具体的研宄和阐述。关键词：智能微电网;超级电容器;组成方式;前目随着社会的不断发展，逐渐用更高的标准耍求能源和电力供应的质量和可靠性，在传统大电网的供电方式使用中，一些问题和缺陷是无法避免的，在这样的背景下无法使这种需求得以满足，在这样的条件下产生了微电网，其不但可以将能耗降低，同时可以将系统的安全性和灵活性提

2、升，所以微电网具有广阔的发展前景m。新型的储能器件之一就是超级电容器，其具有非常大的优势和发展空间，所以当前在微电网能量储存的相关工作中，超级电容器使用广泛。1超级电容器的定义当前一种新型储能元件主要就是超级电容器，其介于传统的电容器和充电电池之间，几百万甚至上万法是其容量，而电池的功率仅仅是超级电容器的十分之一，其特点也非常多，如较广的工作温度范围、较长的循环寿命和环保等。双电层是超级电容器储能系统的基本结构，活性炭电极和电解质之间是空间分布式结构［2］。超级电容器储能系统储存能量的方式主要是通过多组超级电容器利用电能场的形式储存能量，这样可以在缺少能量时，利用控制单元释放已

3、经存储起来的能量，对补偿系统需耍的有功和无功迅速的补充，从而使平衡和稳定控制电能的目标得以实现。在分布式发电的应用过程中可以充分体现出超级电容器本身的优点，这是其他储能方式无法比拟的。2超级电容器的类型2.1双电层电容器电极和电解质共同形成的界面双层是双电容器进行能量储存工作的重要基础和前提，由于库仑力和原子间力的作用，当电极接触到电解液时，固液界之间会出现界面双层，界面双层是稳定的且具有相反的符号。多孔碳材料是其主要的电极材料，如活性炭和碳纳米管等都包括其中。电极材料的孔隙率对双层电容器容量的大小产生影响，即具有越高的孔隙率，则电极材料具有越大的比表面积，就会产生越大的双电层

4、电容。但是2-50nm是电极材料孔径的人小，要想将材料的有效比面积不断提升只能通过提高孔隙率的方式来实现，从而可以将双电层电容量进一步提升。2.2歷电容器在电极材料表面或体相的二维空间上使用赝电容器，高度可逆的化学吸附和还原反应等是在电活性物质的欠电位沉积的作用下发生的，从而使与电极充电电位有关的电容得以产生U1。由于在体相屮发生整个反应，所以这种体系具有最大的电容值，如吸附型准电容为2mF/cmo氧化还原型电容器具有最大的容量值，一般2mF/cm被认为是碳材料的比容，所以如果具有相同的体积或重量，双电层电容器的容量远远低于赝电容器的容量，甚至只有后者的百分之一。其中MnO2、

5、H3PMo1204。和Ru02等这些过渡金属氧化物是金属氧化物超级电容器主要使用的电极材料。Ru02是超级电容器电极材料研究屮最为成功的案例，700-760F/g是其在H2S0,电解液中的比容，但是其应用受到资源和价格的限制。近JL年逐渐发展起导电聚合物的电极材料。聚合物产品的电子导电率比较好，1-lOOS/cm是其典型的数值，其电化学氧化和还原结果一般用“p掺杂”和“n掺杂”来描述m。在电化学氧化和还原反应的帮助下，导电聚合物可以将正负电荷的屮心引入到电子共轭聚合物链上，而且其能量的存储也是利用法拉第过程来实现的。但是当前其电化学n掺杂反应只有有限的异电聚合物能够完成，所以当

6、前主要的研宄工作是寻找具有优良掺杂性能的导电聚合物，从而可以将其充放电性能等小断提尚。3超级电容器的组成方式3.1串联方式由于超级电容器具有较低的单体工作电压，这对于应用工况电压需求的范围无法全面覆盖，所以只有通过串联多个单体使应用工况的电压需求得以满足。但是固定的差异性存在于单体电容器之间，这样对于不同的电容器无法将串联组件上的总电压均衡的分配，从而使电压分配不对称的状况得以出现。3.2并联方式超级电容器组件通过并联的方式可以对很大的电流进行输出或接受。在充电时，单体之间的电压分布是由串联充电电阻来保障的，但是其木身的充电电阻具有动态性和分散性，这样使电阻变化的调整和电路控制

7、的复杂性加强。在放电时，较高的输出功率可以通过对放电电阻的控制来获取，但是为丫对过大放电电流现象的避免，需要对组件的贮能量合理的控制。3.3串并混联串并混联主要是将串联和并联方式的优点结合起来，对两种方式的不足进行避免，这样可以使用指定的电阻对电容器充电过程的电压合理控制。4智能微电网中超级电容器的应用4.1对短时供电进行提供微电网中部分的有功功率需要从常规配电网中进行吸收，所以微电网在用孤网模式替换并网模式时，会有功率缺额的现象出现，这时储能设备的安装对其两种模式的转换具有一定的推动作用，