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超級電容+電池:滿足電網新需求

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超級電容+電池:滿足電網新需求

發布日期:2020-02-16 作者: 點擊:



超級電容+電池:滿足電網新需求



全球電網正陷入“饑渴”之中,對長期能源和短期功率的需求已迫在眉睫。雖然電池能夠滿足長時間能源需求,但在電網的快速響應、瞬時啟動和相對短時間能源需求方面的表現卻不甚理想。超級電容器跟電池一樣,也是一種儲能裝置,但其獨特之處在于:它專門用于在瞬間提供短時大功率。通過電池和超級電容器組合儲能方式,能夠很好地滿足電網對能量(長期)和功率(短期)不斷變化的需求。


為更好理解電池和超級電容器組合儲能系統的優勢,讓我們先了解一下當前電網面臨的變革與挑戰。


傳統電網面臨極大挑戰



當前,傳統電網面臨兩方面的挑戰:


一是其輸電模式無法滿足分布式發電的要求。電網創立之初旨在確保輸電的可靠性、穩健性和靈活性,這樣電網既能為客戶提供電能,還能擴大供電服務范圍。因此,電網采用了簡單直觀的設計:發電廠通過輸電配電線路、變電站和配電變壓器將電力提供給用戶。但是,隨著太陽能發電、風電和燃料電池等在內的分布式可再生能源的問世,新式的可再生能源電廠的地理位置更靠近電力負荷而不是中央發電區域,它們直接與輸電配電線路互聯,并常常以客戶端為前端,傳統的從大型發電廠到用戶的單向輸電模式已無法適應分布式發電的要求。


二是電網的不穩定性。導致這一結果的原因眾多,其中主要原因是空調、供暖器、計算機系統、工業運營和照明造成的日常和季節性用電高峰負荷。無法預測的發電模式和由此產生的太陽能發電和風電的間歇性也是電網不穩的因素。來自新增的分布式發電(包括可再生能源)形式的雙向能源流給電廠配電輸電線路和變電站造成混亂,再加上老化的輸電配電基礎設施造成的影響,使得我們急需一種局部電網儲能系統來平衡這種不穩定電網。


正在興起的超級電容器儲能系統


傳統電網正在消失,新型的電網需求正在增長。雖然傳統電網架構承擔了電網的大部分職能,但是電網形式的演變正在促使電力部門采用電池和超級電容器的組合系統作為輔助技術,滿足各種類型的電網需求。例如:在杜克能源為美國北卡萊羅納州Gaston的配電變電站裝配的新一代電網儲能系統中,便采用了Maxwell超級電容器與電池的組合儲能系統。


該組合系統使用Maxwell 56V超級電容器模塊實時穩定配電線路上太陽能輸出電壓,解決了當并接在電網上的太陽能發電因云層遮蓋或其他天氣因素發生波動的問題。同時,電池負責配電電路上的大型太陽能系統的能量切換。該Maxwell超級電容器和電池組合儲能系統將高功率、快速響應的超級電容器與高能量密度的電池相結合,實現了低成本的電網服務,并使電力系統的價值最大化。該系統還智能集成了WinInertia的先進電力電子器件和管控系統,確保電池和超級電容器的組合最優化。


具體來說,在組合系統中使用超級電容器能帶來技術和經濟上的好處包括:


太陽能發電集成服務:包括平抑短時快速的太陽能間歇波動


延長儲能系統的整體使用壽命:通過使用超級電容器避免對電池造成高峰值功率沖擊


減少成本支出:無需為了應對長時使用壽命中的高功率性能/熱應力表現而增加電池


減少運營支出:超級電容器為超過100萬次的充放電周期而設計,在寬泛的工作溫度范圍也能保證其性能與超長壽命的優勢


容量保障:通過對電池性能的支持,超級電容器能減緩電池容量隨時間發生的衰減,從而降低能量不足的風險(該風險可能導致經濟損失)


電池和超級電容器組合系統是一種可行性高、經濟效益好的解決方案,它結合了電池提供長時間電力供應與超級電容器提供瞬時電力的優勢,能滿足電網的超高速需求,提供近乎無縫的電力輸送以及長時間的電力供應,極大地滿足了電網對能源的渴求。



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