超級電容器的主要應(yīng)用領(lǐng)域

..超級電容器的主要應(yīng)用領(lǐng)域超級電容器發(fā)展展望：超級電容器也叫做電化學(xué)電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，比容量為傳統(tǒng)電容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/kg，循環(huán)壽命大于100000次，可儲蓄的能量比傳統(tǒng)電容要高得多，并且充電快速。由于它們的使用壽命非常長，可被應(yīng)用于終端產(chǎn)品的整個生命周期。而且超級電容器對環(huán)境無污染，可以說，超級電容器是一種高效、實用、環(huán)保的能量儲蓄裝置。當(dāng)高能量電池和燃料電池與超級電容器技術(shù)相結(jié)合時，可實現(xiàn)高比功率、高比能量特性和長的工作壽命。近年來，由于超級電容器在新能源領(lǐng)域所表現(xiàn)出的朝陽產(chǎn)業(yè)趨勢，許多發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)把超級電容器項目作為國家重點研究和開發(fā)項目，超級電容器的國內(nèi)外市場正呈現(xiàn)出前所未有的蓬勃景象。依照美國國家能源局的數(shù)據(jù)預(yù)測，超級電容器在全球市場的容量預(yù)計將從2007年的4億美元發(fā)展到2013年的120億美元（見下圖1），其中，在電動汽車/新能源汽車領(lǐng)域的市場規(guī)模有望在2013年達(dá)到40億美元,在消費電子領(lǐng)域的市場規(guī)模有望在2013年達(dá)到30億美元,在工業(yè)(風(fēng)力發(fā)電、軌道交通、重型機(jī)械等)領(lǐng)域的市場規(guī)模有望在2013年達(dá)到40億美元。根據(jù)中商情報預(yù)測，截至2014年，我國超容產(chǎn)業(yè)的增長率都在30%以上。超級電容器的主要應(yīng)用領(lǐng)域：1.超級電容器在太陽能能源系統(tǒng)中的應(yīng)用太陽能源的利用最終歸結(jié)為太陽能利用和太陽光利用兩個方面。太陽能發(fā)電分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電，其中光伏發(fā)電就是利用光伏電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電不論在轉(zhuǎn)化效率、設(shè)備成本和發(fā)展前景尚都遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于光熱發(fā)電。自從實用型多晶硅的光伏電池問世以來，世界上就便開始了太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用。目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有三個發(fā)展方向：獨立運行、并網(wǎng)型和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。在獨立運行系統(tǒng)中，儲能單元一般是必須有的，它能將由日照時發(fā)出的剩余電能儲存起來供日照不足或沒有日照時使用。目前，國際光伏能源產(chǎn)業(yè)的需求開始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已有補(bǔ)充能源向替代能源過渡。國內(nèi)光伏能源系統(tǒng)仍主要是用在邊遠(yuǎn)的無電地區(qū)和城市路燈、草坪燈、庭院燈、廣告牌等獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)。通過蓄電池組構(gòu)成的儲能系統(tǒng)，能夠熨平太陽光照強(qiáng)度波動導(dǎo)致的電能波動，還可以補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓驟降或突升，但是由于其充放電次數(shù)有限、大電流充放電時間較慢等因素，因此其使用壽命較短，成本較高。因此，在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用超級電容器組將使其并網(wǎng)發(fā)電更具有可行性。2超級電容器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用分析風(fēng)力發(fā)電作為當(dāng)前發(fā)展最快的可再生能源發(fā)電技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，風(fēng)能是一種隨機(jī)變化的能源，風(fēng)速變化會導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量會產(chǎn)生影響。目前，風(fēng)電有功功率波動多采用直接調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)運行狀態(tài)的方法來平緩其輸出功率，但是該方法的功率調(diào)節(jié)能力有限；無功功率波動通常采用并聯(lián)靜止無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，但無功補(bǔ)償裝置無法平抑有功功率波動。通過附加儲能設(shè)備，既可以調(diào)節(jié)無功功率、穩(wěn)定風(fēng)電場母線電壓，又能在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)有功功率。而風(fēng)力發(fā)電研究表明位于0.01Hz-1Hz的波動功率對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段的風(fēng)電波動對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段風(fēng)電波動采用較短時間的能量儲存就可以達(dá)到目的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)短時能量存儲的小容量儲能設(shè)備對風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用價值很高。超級電容器因其具有數(shù)萬次以上的充放電循環(huán)壽命、大電流充放電特性，能夠適應(yīng)風(fēng)能的大電流波動，它能在白天陽光充足或風(fēng)力強(qiáng)勁的條件下吸收能量，在夜晚或風(fēng)力較弱時放電，從而能夠熨平風(fēng)電的波動，實現(xiàn)更有效的并網(wǎng)。2.12009-2010年中國風(fēng)電裝機(jī)容量分析2009年中國（不含臺灣?。┬略鲲L(fēng)電裝機(jī)10129臺，容量13803.2MW，年同比增長124%；累計風(fēng)電裝機(jī)21581臺，容量25805.3MW，年同比增長114%。臺灣省當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)37臺，容量77.9MW；累計風(fēng)電裝機(jī)227臺，容量436.05MW。中國新增裝機(jī)容量的排名達(dá)到了世界第一位，已經(jīng)成為世界風(fēng)電的重要市場。中國風(fēng)電累計裝機(jī)容量趨勢圖截止到2009年12月31日，中國風(fēng)電累計裝機(jī)超過1000MW的省份超過9個，其中超過2000MW的省份4個，分別為內(nèi)蒙古（9196.2MW）、（2788.1MW）、（2425.3MW）、（2063.9MW）。內(nèi)蒙古2009年當(dāng)年新增裝機(jī)5545.2MW，累計裝機(jī)9196.2MW，實現(xiàn)150%的大幅度增長。3超級電容器在新能源汽車發(fā)展中機(jī)遇在新能源汽車領(lǐng)域，超級電容器可與二次電池配合使用，實現(xiàn)儲能并保護(hù)電池的作用。通常超級電容器與鋰離子電池配合使用，二者完美結(jié)合形成了性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的動力汽車電源，可用于混合動力汽車及純電動汽車。鋰離子電池解決的是汽車充電儲能和為汽車提供持久動力的問題，超級電容器的使命則是為汽車啟動、加速時提供大功率輔助動力，在汽車制動或怠速運行時收集并儲存能量。超級電容器在汽車減速、下坡、剎車時可快速回收并存儲能量，將汽車在運行時產(chǎn)生的多余的不規(guī)則的動力安全轉(zhuǎn)化為電池的充電能源，保護(hù)電池的安全穩(wěn)定運行；啟動或加速時，先由電池將能量轉(zhuǎn)移入超級電容器，超級電容器可在短時間內(nèi)提供所需的峰值能量。在國內(nèi)涉足新能源汽車的廠商中，已有眾多廠商選擇了超級電容器與鋰離子電池配合的技術(shù)路線。例如安凱客車的純電動客車、海馬并聯(lián)純電動轎車Mpe等車型采用了鋰離子電池/超級電容器動力體系；廈門金龍旗下的廈門金旅生產(chǎn)的45輛油電混合動氣公交車采用了720套全球領(lǐng)先的超級電容器廠商——美國MAXWELL公司的超級電容器模組，該45輛混合動力公交車于2008年下半年投入杭州運營，因節(jié)油效果明顯受到贊譽(yù)。2009年4月22日，MAXWELL公司公告稱收到了來自三家中國領(lǐng)先的運輸巴士生產(chǎn)商總價值約1,350萬美元的BOOSTCAP(R)超級電容器模組采購訂單。MAXWELL公司預(yù)計，目前已有超過150輛混合動力巴士采用了該公司的超級電容器，到2009年底將達(dá)到1000輛以上。4智能分布式電網(wǎng)系統(tǒng)4.1超級電容器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究分析當(dāng)今社會對能源和電力供應(yīng)的質(zhì)量以及安全可靠性的要求越來越高，傳統(tǒng)的大電網(wǎng)供電方式由于其本身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。能夠集成分布式發(fā)電的新型電網(wǎng)——微電網(wǎng)應(yīng)運而生，它能夠節(jié)省投資、降低能耗、提高系統(tǒng)安全性和靈活性，是未來的發(fā)展方向。電容作為微電網(wǎng)中必不可少的儲能系統(tǒng)，發(fā)揮著十分重要的作用。超級電容器作為一種新型的儲能器件，以其無可替代的優(yōu)越性，成為微電網(wǎng)（Microgrid）儲能的首選裝置之一。微電網(wǎng)由微電源、負(fù)荷、儲能以及能量管理器等組成。儲能在微電網(wǎng)中發(fā)生作用的形式有：接在微電源的直流母線上、包含重要負(fù)荷的饋線上或者微電網(wǎng)的交流母線上。其中，前兩種可稱為分布式儲能，最后一種叫做中央儲能。當(dāng)并網(wǎng)運行時，微電網(wǎng)內(nèi)的功率波動由大電網(wǎng)進(jìn)行平衡，此時儲能處于充電備用狀態(tài)。當(dāng)微電網(wǎng)由并網(wǎng)運行切換到孤網(wǎng)運行時，中央儲能立即啟動，彌補(bǔ)功率缺額。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時負(fù)荷的波動或者微電源的波動則可以由中央儲能或者分布式儲能平衡。其中，微電源的功率波動有兩種平衡方式，將分布式儲能和需要儲能的微電源并聯(lián)接在某饋線上，或者將儲能直接接入該微電源的直流母線上。1、提供短時供電微電網(wǎng)存在兩種典型的運行模式：正常情況下,微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，稱為并網(wǎng)運行模式；當(dāng)檢測到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時，微電網(wǎng)將及時與電網(wǎng)斷開從而獨立運行，稱為孤網(wǎng)運行模式。微電網(wǎng)往往需要從常規(guī)配電網(wǎng)中吸收部分有功功率，因而微電網(wǎng)在從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時，會有功率缺額，安裝儲能設(shè)備有助于兩種模式的平穩(wěn)過渡。2、用作能量緩沖裝置由于微電網(wǎng)規(guī)模較小，系統(tǒng)慣性不大，網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生波動就顯得十分嚴(yán)重，對整個微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成影響。我們總是期望微電網(wǎng)中高效發(fā)電機(jī)(如燃料電池)始終工作在它的額定容量下。但是微電網(wǎng)的負(fù)荷量并非整日保持不變，相反,它會隨著天氣變化等情況發(fā)生波動。為了滿足峰值負(fù)荷供電，必須使用燃油、燃?xì)獾恼{(diào)峰電廠進(jìn)行高峰負(fù)荷調(diào)整，由于燃料價格很高，這種方式的運行費用太昂貴。超級電容器儲能系統(tǒng)可以有效地解決這個問題，它可以在負(fù)荷低落時儲存電源的多余電能，而在負(fù)荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求。超級電容器功率密度大、能量密度高的特性使它成為處理尖峰負(fù)荷的最佳選擇，而且采用超級電容器只需存儲與尖峰負(fù)荷相當(dāng)?shù)哪芰俊?、改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量儲能系統(tǒng)對微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起到了十分重要的作用。通過逆變器控制單元，可以調(diào)節(jié)超級電容器儲能系統(tǒng)向用戶及網(wǎng)絡(luò)提供的無功及有功，從而達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。由于超級電容器可快速吸收、釋放大功率電能，非常適宜將其應(yīng)用到微電網(wǎng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置中，用來解決系統(tǒng)中的一些暫態(tài)問題，如針對系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時停電、電壓驟升、電壓驟降等問題，此時利用超級電容器提供快速功率緩沖，吸收或補(bǔ)充電能，提供有功功率支撐進(jìn)行有功或無功補(bǔ)償，以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓的波動。4智能分布式電網(wǎng)系統(tǒng)超級電容器必不可少從智能電網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢看，智能分布式電網(wǎng)系統(tǒng)將是未來電網(wǎng)系統(tǒng)的主流。而要實現(xiàn)智能分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建，則必須具有分布式的儲能裝置和中央儲能裝置等緩沖設(shè)備。在能源產(chǎn)生過程不穩(wěn)定的情況下，需要一個緩沖器來存儲能量。在能源產(chǎn)生的過程是穩(wěn)定的而需求是不斷變化的情況下，也需要使用儲能裝置。燃料電池與風(fēng)能或太陽能不同，只要有燃料，它就能夠持續(xù)輸出穩(wěn)定的電能。然而，負(fù)荷需求隨著時間的變化有很大的不同。如果沒有儲能裝置，燃料電池就要做得很大以滿足峰值能量需求，成本顯得過高。通過將過剩的能量存儲在儲能裝置中，就可以在短時間內(nèi)通過儲能裝置提供所需的峰值能量。在分布式電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的暫態(tài)沖擊在所難免，而超級電容器的優(yōu)越性能，使其可以降低暫態(tài)沖擊對整個系統(tǒng)性能的影響。因此，在未來的智能分布式電網(wǎng)系統(tǒng)中，超級電容器組儲能系統(tǒng)必不可少。4.1超級電容器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景理想的供電電壓應(yīng)該是純正弦波形，具有標(biāo)稱的幅值和頻率。然而，由于供電電壓的非理想性、線路的阻抗、供電系統(tǒng)所承受的各種擾動、負(fù)荷的時變性與非線性等，供電電壓常常呈現(xiàn)各種各樣的電能質(zhì)量問題。電壓型電能質(zhì)量問題通常表現(xiàn)為幅值或波形的異常：電壓暫降、三相不平衡、電壓波動與閃變、諧波及頻率變動等。在所有的這些電能質(zhì)量問題中，電壓暫降和電壓短時中斷對用電設(shè)備所造成的危害尤其嚴(yán)重，短短幾個周期的電壓暫降都可能嚴(yán)重影響設(shè)備的正常工作。在歐美發(fā)達(dá)國家，電壓暫降一次的經(jīng)濟(jì)損失可以達(dá)到幾百萬美元，而電壓短時中斷的后果更加嚴(yán)重。目前，電壓暫降已經(jīng)上升為最重要的電能質(zhì)量問題。在對電能質(zhì)量的諸多問題投訴中，由電壓暫降引起的用戶投訴占總投訴量的80%以上，而由諧波、開關(guān)操作過電壓等引起的電能質(zhì)量問題投訴不到20%。換個角度考慮，電壓暫降和短時中斷之所以危害很大，就是因為很多用電設(shè)備對其太過敏感。降低設(shè)備對電壓暫降和短時中斷的敏感度，提高其抗擾動的能力，就可以讓用戶把損失降到最小，甚至可以完全避免由于電壓暫降和短時中斷所帶來的損失。目前，解決方法主要有加裝UPS電源、多路供電、加裝DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）等。在這幾種措施中，大功率UPS的造價太高，多路供電也不能完全避免電壓暫降和短時中斷所造成的損失，DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）的研究在中國才剛剛起步。從提高負(fù)荷抗干擾的能力考慮，可以根據(jù)用戶的需求來定制不同的裝置，這就是所謂的用戶電力技術(shù)。用戶電力技術(shù)是20世紀(jì)90年代開發(fā)的新技術(shù)，是指把大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合起來，以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶配置所需要的電力。這其中的主要產(chǎn)品有固態(tài)斷路器+靜態(tài)補(bǔ)償器（STATCOM）、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR，DynamicVoltageRestorer）等，可以解決電壓暫降、凸起、瞬時間斷等配電系統(tǒng)擾動所引起的的各種問題。當(dāng)前針對電壓補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)產(chǎn)品主要有DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）和UPQC（統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器，動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）和有源濾波器（APF））。世界上第一臺DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）裝置由美國西屋公司研制成功，并于1997年8月在美國Duke電力公司投入運行。APF并聯(lián)于線路，而DVR串聯(lián)于線路，這樣做的目的是APF專注于電流型電能質(zhì)量問題的治理，而DVR則專注于電壓型電能質(zhì)量問題。兩裝置共用儲能單元和能量接口，都可以單獨運行實現(xiàn)其自身的功能。目前的困難在于，傳統(tǒng)的儲能裝置難以快速響應(yīng)這種電能的暫態(tài)波動。而通過加入超級電容器組，就能夠較為順利的解決上述技術(shù)難題。因此，作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)最核心端口的用戶電能質(zhì)量問題的解決，該設(shè)備具有廣闊的市場前景。5分布式儲能系統(tǒng)5.1電力儲能系統(tǒng)的分類及主要作用20世紀(jì)80年代以來，世界電力工業(yè)開始電力體制改革，其核心就是實現(xiàn)電力企業(yè)的私有化和構(gòu)建競爭性電力市場。電力市場是電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、供電、用電各部分組織協(xié)調(diào)運行并進(jìn)行電力交易的綜合體。1992年，電力部正式提出建立國內(nèi)的電力市場。隨著中國電力體制改革的進(jìn)一步深化，電力行業(yè)被重組為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電公司，國家電力監(jiān)管會正式掛牌運轉(zhuǎn)，電力市場正在逐步形成。電能作為商品，電能質(zhì)量自然就成為其重要的特征參數(shù)。IEEE給出電能質(zhì)量問題的一般解釋為：在供電過程中導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤操作或故障損壞的任何異?，F(xiàn)象。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量，涉及到電壓、頻率、波形和三相平衡等方面的用電可靠性、連續(xù)性、可操作性等方面。目前，美國西屋電氣公司、德國西門子公司、日本三菱電氣公司、瑞典ABB公司等各大電力設(shè)備制造商都制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，影響電能質(zhì)量的電壓干擾，主要包括電壓偏移、三相不平衡、電壓波動與閃變、電壓的諧波分量、電壓跌落和瞬時斷電等。在提高電能質(zhì)量的過程中，儲能系統(tǒng)正起著越來越大的作用。根據(jù)容量大小的區(qū)別，儲能系統(tǒng)的主要作用也各有不同。（1）大型儲能系統(tǒng)：主要用作電力網(wǎng)的可調(diào)節(jié)發(fā)電電源，對電力網(wǎng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，如頻率控制、備用容量控制、動態(tài)快速響應(yīng)、削峰填谷調(diào)平負(fù)荷以及防止系統(tǒng)解列和瓦解等。（2）中型儲能系統(tǒng)：主要用于大功率遠(yuǎn)距離輸變電系統(tǒng)，其主要功能有提高輸電穩(wěn)定性、維持電壓穩(wěn)定、抑制諧波、調(diào)節(jié)負(fù)荷等。（3）小型儲能系統(tǒng)：主要用于調(diào)節(jié)電能質(zhì)量和提高供電可靠性，其主要功能有電壓控制、抑制電壓波動與閃變、抑制電壓下跌、瞬時斷電供電等。6超級電容在軍用設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用在移動通信基站、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無線電通信系統(tǒng)中，都需要有較大的脈沖放電功率，而超級電容器所具有的高功率輸出特性，可以滿足這些系統(tǒng)對功率的要求。另外，激光武器也需要大功率脈沖電源，若為移動式的，就必須有大功率的發(fā)電機(jī)組或大容量的蓄電池，其重量和體積會使激光武器的機(jī)動性大大降低。超級電容器可以高功率輸出并可在很短時間內(nèi)充足電，是用于激光武器的最佳電源。另外，超級電容器還可以用于戰(zhàn)術(shù)性武器（電磁炸彈）中，作為炸彈發(fā)電機(jī)（FCC）的核心部件。7在城市軌道交通中應(yīng)用研究分析與道路、航空等交通方式相比，軌道交通運輸具有運量大、定時、安全、環(huán)保、節(jié)能等顯著優(yōu)點。在全球倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境、防止地球溫暖化的今天，軌道交通的環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點已越來越受到人們的重視，今后應(yīng)大力發(fā)展軌道公共交通已成為世界各國的共識。從20世紀(jì)80年代開始,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，交流牽引傳動技術(shù)開始在軌道交通車輛上得到應(yīng)用，并迅速得到普及。軌道交通車輛采用交流傳動技術(shù)后，再生制動成為列車常用制動時的主要制動方式，由于再生制動能量可供相同供電區(qū)間內(nèi)的其他力行狀態(tài)的列車?yán)?，這就進(jìn)一步降低了列車的運行能耗，使軌道交通在節(jié)能運行方面的優(yōu)勢越發(fā)突出。然而，再生制動的前提是線路上必須有足夠的負(fù)載來吸收再生能量，否則就容易造成再生制動的列車受電弓電壓升高超過允許值，引發(fā)主電路斷開，導(dǎo)致再生制動失效的現(xiàn)象發(fā)生。近年，隨著2次電池、飛輪、超級電容(EDLC)、超導(dǎo)等儲能技術(shù)的發(fā)展，如何利用儲能技術(shù)來解決列車制動失效、改善列車受電弓電壓、節(jié)約列車運行能量等問題得到世界軌道交通界的廣泛關(guān)注。目前國內(nèi)外常采用在地面牽引變電所內(nèi)設(shè)置再生制動能量吸收裝置解決該問題，其中電阻耗能型吸收裝置應(yīng)用較為普遍，該裝置僅將制動能量消耗，未將能量加以利用，且只解決了網(wǎng)壓升高問題卻沒有考慮網(wǎng)壓下降的問題。若采用儲能裝置將制動能量儲存起來，并在列車起動取流時將所儲存能量釋放至電網(wǎng)，減少直流電網(wǎng)電流，則網(wǎng)壓波動問題將迎刃而解。儲能裝置的儲能方式有多種，如飛輪儲能、蓄電池儲能及超級電容器儲能等。通過各種儲能方式的比較，提出車載超級電容儲能裝置來解決以上問題?？紤]到列車制動能量較大，而超級電容組的吸收能力有限，因此為保證網(wǎng)壓穩(wěn)定，采用以電容吸收為主，電阻消耗為輔的吸收方案。該儲能裝置若能成功應(yīng)用到城市軌道交通中，在合理解決網(wǎng)壓波動問題的基礎(chǔ)上，必能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此對城市軌道交通儲能裝置的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。8超級電容在運動控制領(lǐng)域的應(yīng)用在現(xiàn)代高層建筑中，電梯的耗能僅次于空調(diào)。以往的電梯采用機(jī)械制動的方法，將這部分能量以熱的形式散發(fā)掉，這不但浪費，而且多余熱量使機(jī)房溫度升高，增加散熱的負(fù)擔(dān)和成本。如果能夠回收多余的動能及勢能，電梯系統(tǒng)真正消耗的能量就只限于電能轉(zhuǎn)換中的損耗和機(jī)械損耗，其中主要包括變頻器、牽引電機(jī)及其機(jī)械損耗。因此，在電梯設(shè)計、配置中最迫切需要解決的問題是要全面考慮節(jié)能措施。采用節(jié)能環(huán)保型電梯是未來節(jié)能建筑領(lǐng)域的必然趨勢。通過分析電梯系統(tǒng)的運動特性，我們可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能的方向：電梯在升降過程結(jié)束時，經(jīng)常會有制動剎車，產(chǎn)生巨大的制動電流，這是可以回收的；另外，在建筑高層，電梯和電梯使用者都具有很大的勢能，也可以進(jìn)行回收。由于超級電容器具有大電流充放電等優(yōu)良的特性，可在電梯系統(tǒng)中作為能量回收裝置回收能量。超級電容器還可以應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的通風(fēng)、空調(diào)、給排水系統(tǒng)中，作為啟動裝置。另外，超級電容器還可以應(yīng)用于電站、變流以及鐵路系統(tǒng)中，包括電磁閥門控制系統(tǒng)、配電屏分合閘、鐵路的岔道控制裝置等。作為能源最大消耗者之一的港口機(jī)械設(shè)備，港口機(jī)械如場橋、岸橋中的吊具載運貨物上升時需要很大的能量，而下降時自動產(chǎn)生的勢能很大，這部分勢能在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備中沒有得到合理利用。除了在固定港口機(jī)械設(shè)備中，在流動機(jī)械中也同樣存在上述問題。通過采用超級電容器，能夠?qū)崿F(xiàn)上升過程中的制動能量回收，下降過程中的勢能回收。超級電容器能用作飛機(jī)上柴油機(jī)啟動系統(tǒng)工作電源的輔助電源，能提供飛機(jī)發(fā)動機(jī)瞬間所需的沖擊大電流，另外還可以解決422系列電源車啟動飛機(jī)瞬間功率不足的問題，從而在啟動瞬間對直流電源車發(fā)電系統(tǒng)尤其是內(nèi)燃機(jī)具有很大的保護(hù)作用?？傊?，超級電容器能用于優(yōu)化主要的運動控制系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。附：超級電容器目前已有主要應(yīng)用案例純電動車或混合電動車超級電容器純電動汽車，每隔2-3英里就會在指定的充電站---兼具公交車站的功能---進(jìn)行充電，只需幾分鐘，位于公交車座位下的超級電容器就充電完成了。超級電容器公交車也可以從剎車系統(tǒng)中獲取能量，這類公交車使用的電力比無軌電車少40%，能耗僅為燃油車的1/3?；旌想妱悠嚥捎枚嗄茉聪到y(tǒng)提供動力，以燃油發(fā)動機(jī)作為主要動力，以二次電源作為輔助動力?；旌想妱悠囎畲蟮膬?yōu)點就是在加速期間或爬坡時，要從由電池和超級電容組成的能量儲存系統(tǒng)吸取電力，當(dāng)車輛的動力需求較低時，該能量儲存系統(tǒng)被充電。這樣不僅增加了能量效率，而且車輛能夠通過再生制動，在減速時能量重新回收，加速時付出，即省了油又減少了污染。混合電動汽車能節(jié)油30％~50％，減少污染70％~90％。車輛低溫啟動超級電容器與蓄電池并聯(lián)應(yīng)用可以提高機(jī)車的低溫啟動性能。在提高汽車在冷天的起動性能（更高的起動轉(zhuǎn)矩），超級電容器具有非常重要的意義。在-20℃時，由于蓄電池的性能大大下降，很可能不能正常啟動或需多次啟動才能成功，而超級電容器可以在-40℃軌道車輛能量回收在城市軌道交通工程中，車輛的制動方式為電制動（再生制動）加空氣制動，運行中以電制動為主，空氣制動為輔。列車在運行過程中，由于站間距較短，列車啟動、制動頻繁，制動能量相當(dāng)可觀。超級電容器應(yīng)用于軌道車輛中，在軌道車輛制動的時候，回收制動能量，存儲于超級電容器中，當(dāng)車輛再加速時，超級電容器將這些能量釋放出來，節(jié)省了30％的能量。航空航天超級電容器為為飛機(jī)開啟門提供爆發(fā)動力，使用壽命可達(dá)25年，140000飛行小時，已經(jīng)通過