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超級電容器與蓄電池混合儲能系統(tǒng)在微網(wǎng)中的應用

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:科技展望 發(fā)布時間:2015-05-07 瀏覽:次

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換,轉換過程中會造成一定的功率缺額,這就需要設置一定的儲能裝置,保證微網(wǎng)兩種運行模式的平衡轉換,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,超級電容器逐漸應用在邊防哨所、高山氣象臺等電源供應場合。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),就是將兩種儲能設備有機的結合起來,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)儲能技術發(fā)展趨勢

我國的微網(wǎng)儲能技術還處于初步發(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有機的結合起來,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)揮應有的作用。

儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中應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

儲能技術對于微網(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。

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關鍵字:超級電容器 電網(wǎng) 儲能

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