超級電容的應(yīng)用

1、風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)風(fēng)機(jī)用電動變槳系統(tǒng)有兩種儲能系統(tǒng)：一種采用超級電容器，另一種采用電池。電池 對許多應(yīng)用而言是一種有效的儲能裝置，變槳系統(tǒng)起初也廣泛采用電池做為儲能裝置。 但在超級電容器出現(xiàn)并開始應(yīng)用到風(fēng)機(jī)變槳后，它獨到的優(yōu)勢便體現(xiàn)得淋漓盡致。變槳系統(tǒng)可不斷調(diào)節(jié)槳葉間距，使其符合風(fēng)機(jī)工作原理。這不僅能確保風(fēng)機(jī)保持恒定 功率輸出，避免因機(jī)械壓力過大而導(dǎo)致槳葉斷裂，同時也能減小渦輪結(jié)構(gòu)的機(jī)械壓力， 從而延長其使用壽命。眾所周知，在風(fēng)機(jī)運行過程中，如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，風(fēng)機(jī)需要啟動緊急備用系統(tǒng)。備 用系統(tǒng)是一種儲能系統(tǒng)，它可提供足夠電能，讓風(fēng)機(jī)槳葉恢復(fù)到空檔位置，實現(xiàn)安全 停機(jī)的，避免風(fēng)機(jī)因風(fēng)力過大或不均勻而

2、嚴(yán)重受損甚至徹底報廢。風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)采用超級電容器作為儲能系統(tǒng)相對于電池而言有五大優(yōu)勢：高功率密度=瞬間釋放大功率與電池不同，超級電容器能瞬間釋放大功率，從而確保槳葉在電網(wǎng)發(fā)生故障情況下以 迅速恢復(fù)到空檔位置。鑒于超級電容器充電速度比電池快很多，在電力需求和供電能 力短期不匹配的情況下，超級電容器也能提供高可靠性。降低總購置成本采用超級電容器的電動變槳系統(tǒng)的前期投入成本跟電池系統(tǒng)一樣，但采用電池的電動 變槳系統(tǒng)（不含儲能裝置）需要更復(fù)雜的充電和監(jiān)控系統(tǒng)，這就導(dǎo)致其成本更高。采 用超級電容器的系統(tǒng)需要的組件數(shù)量較少，機(jī)械安裝和減振等機(jī)制也比電池系統(tǒng)更簡 單。使用壽命長，老化周期可預(yù)測超級電容器在正

3、常工作條件下平均壽命為12年，這主要歸功于兩點：，一是超級電容 器能在-40OC到65T的廣泛溫度范圍內(nèi)工作；二是能可靠運行50萬到100萬次循環(huán)充 放電。很多情況下超級電容器的效率能達(dá)到97%乃至更高。與超級電容器不同，電池的 工作溫度范圍窄，惡劣的環(huán)境條件和連續(xù)充放電會讓電池遭受重創(chuàng)，每兩到四年就需 要更換電池。沒有加熱制冷成本如前所述，電池容易受極端溫度的影響，超級電容器則無妨。電池需要加熱制冷系統(tǒng)， 因此采用電池系統(tǒng)的設(shè)計成本必然會更高。超級電容器則不需要這種額外的高維護(hù)成 本。重量輕電池儲能系統(tǒng)通常不得不采用超大型設(shè)計以滿足峰值電力要求-即便峰值需求只有短 短幾秒鐘。因此，采用電池的

4、系統(tǒng)相對來說更龐大、更笨重。超級電容器則要明顯輕 得多，因為超級電容器本身能瞬間釋放大功率，完全可滿足峰值電力需求，因此不需 要采用超大型設(shè)計。城市軌道交通列車在運行中會產(chǎn)生巨大的動能，但在停靠站臺的制動減速過程中，該能量通常是通 過制動電阻消耗浪費掉。目前來說，解決這一問題最有效的方法是裝配超級電容器儲 能系統(tǒng)回收制動能量。超級電容器儲能系統(tǒng)能在列車制動時，將回收的能量通過供電 線路輸送至配電站并儲存在儲能系統(tǒng)中，在列車啟動時，釋放該能量用于列車加速。 這樣不僅可以減少配電站的電能消耗，有效節(jié)約了能量，還降低了列車頻繁啟動對局 部電網(wǎng)造成的波動，穩(wěn)定了電網(wǎng)電壓。列車在剎車和加速時，時間短暫但

5、功率大，常規(guī)的電池?zé)o法在數(shù)秒內(nèi)吸收能量，也滿 足不了大功率的運行需求，因而不是儲能系統(tǒng)的最佳選擇。而這正是超級電容器的強(qiáng) 項：它能大電流充放電，大功率運行。此外，超級電容器充放電速度快、周期長、可 靠性強(qiáng)，這對于頻繁啟停的列車更為適用。工程機(jī)械、起重機(jī)械許多叉車制造商采用超級電容器為電動叉車提供電力，這樣在運行叉車時可以減輕對 電池組的壓力。在許多大型倉儲的運營中，叉車電池存在一些嚴(yán)重的局限性。叉車操 作員耗盡電池，以至無法提供足夠電力給叉車，需要中途更換電池的情況屢見不鮮。 這種情況在冷凍倉庫環(huán)境中尤為明顯，常見于食品銷售中心，因為鉛酸蓄電池的性能 隨溫度下降而降低。使用燃料電池或混合電力組

6、合替換常規(guī)鉛酸電池組，就能提供一種清潔電源解決方案， 此方案可以快速添加燃料、延長運行時間、減少維護(hù)和降低基礎(chǔ)設(shè)施成本，提高生產(chǎn) 力。采用燃料電池組的叉車需要超級電容器來滿足功率需求。超級電容器最明顯的 優(yōu)勢之一就是能夠提高能源的功率密度。在港口起重機(jī)和建筑/礦業(yè)市場上，儲能需求的典型特點包括要求高占空比的深度放電 周期。港口起重機(jī)制造商通過在其設(shè)備中使用超級電容器，起重機(jī)可為港務(wù)局提供創(chuàng) 新型解決方案，利用制動/下降過程中的能量回收，可節(jié)省油耗高達(dá)20%。由于無需發(fā) 動機(jī)提供峰值功率，因此還能縮小柴油發(fā)動機(jī)的體積，從而進(jìn)一步節(jié)省燃油。在全球 變暖和廢氣排放日益嚴(yán)峻的現(xiàn)今氣候條件下，此類系統(tǒng)可為港務(wù)局帶來35%的CO2減排。超級電容為電動起重機(jī)、跨車、輪胎吊（RTG）、堆垛機(jī)、叉車及其它掘土機(jī)和礦業(yè)設(shè) 備提供的超級電容器解決方案是極為靈活的儲能解決方案，雖然模塊成本較高，但其