超級電容器與蓄電池混合儲能系統在微網中的應用
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運行安全穩定性以及內部供電平衡具有重要的意義。由于微網中太陽能光伏、風力發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，給微網運行的穩定性造成很大的影響。
1.微網中超級電容器與蓄電池混合儲能系統的作用
微網的運行模式主要包括兩種，即并網運行以及孤島運行。一般情況下，微網與常規的配電網并網運行，當電網事故或出現電能質量事故時，微電網采用孤島運行模式。微網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，保證微網兩種運行模式的平衡轉換，增強微網運行的穩定性。
一些新能源發電過程中，受到外界因素的影響，常常出現沒有電能輸出的現象，這時就需要由儲能系統為電力用戶提供電能。微網規模小，自我調節能力弱，負荷波動以及電網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，為微網功率的調節提供幫助。
在微網中設置超級電容器與蓄電池混合儲能系統，能夠解決微網電壓驟降、電壓跌落等問題，提高微網電能質量。
2.混合系統儲能系統
蓄電池儲能是目前微電網中應用最廣泛、最有前途的儲能方式之一。蓄電池儲能以解決系統高峰負荷時的電能需求，也用蓄電池儲能來協助無功補償裝置，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，充放電次數僅數百次，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、無放電現象等優良特性，在國外一些微電網研究系統中得到運用。但是，由于價格原因，在微電網中的大規模運用還有待時日。
超級電容器指的是有特殊材質制作的多空介質，相對于普通的電容器老說，介電常數更高，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，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點，彌補了兩種儲能技術的缺點，提高了儲能系統的性能。
大量的研究表明，超級電容器與蓄電池混合儲能系統在微網中的應用，能夠提升微網儲能系統的輸出能力、提升儲能系統的放電時間，降低系統內部損耗;另外，兩者混合使用，減少蓄電池放電循環次數，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的應用，改善了微網供電質量，提高了微網運行穩定性與經濟性。
3.微網儲能技術發展趨勢
我國的微網儲能技術還處于初步發展階段，具有很大的發展空間與前景。首先，應該加快對高效低成本儲能電池的研發，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，對其進行改進優惠受到經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，微電網中儲能裝置的擁有者必須得到實時的電網信息，包括電價以及電網故障等，才能使微電網儲能裝置的作用得到充分發揮。
隨著微網在電力系統中發揮的作用越來越大，微網儲能方式以及儲能裝備向著市場化管理方向發展。保證微網儲能裝置的使用者能夠及時的掌握電網信息，包括電網運行中的故障以及電價等，這樣才能保證微網儲能裝置發揮應有的作用。
儲能系統在微電網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的動態特性的基礎上，研究儲能裝置內部的復雜非線性電磁問題，以及儲能裝置和系統中元件之間的相互作用。
4.總結
儲能技術對于微網運行的穩定性具有重要的作用。本文根據蓄電池、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，該儲能系統不僅綜合了兩者的優點，還有效的彌補了兩者的缺陷，提高了儲能效率。該混合儲能系統在微網中的運用，對實現微網內部電壓平衡，提高微網運行的經濟性與穩定性都具有十分重要的意義。
(責任編輯：王杰)
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