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超級電容+電池:滿足電網(wǎng)新需求

   2016-08-24 北極星儲能網(wǎng)

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核心提示:全球電網(wǎng)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(shí)間能源需求,但在電網(wǎng)的快速響應(yīng)、瞬時(shí)

全球電網(wǎng)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(shí)間能源需求,但在電網(wǎng)的快速響應(yīng)、瞬時(shí)啟動和相對短時(shí)間能源需求方面的表現(xiàn)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(dú)特之處在于:它專門用于在瞬間提供短時(shí)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(wǎng)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(tǒng)的優(yōu)勢,讓我們先了解一下當(dāng)前電網(wǎng)面臨的變革與挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨極大挑戰(zhàn)

當(dāng)前,傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨兩方面的挑戰(zhàn):

一是其輸電模式無法滿足分布式發(fā)電的要求。電網(wǎng)創(chuàng)立之初旨在確保輸電的可靠性、穩(wěn)健性和靈活性,這樣電網(wǎng)既能為客戶提供電能,還能擴(kuò)大供電服務(wù)范圍。因此,電網(wǎng)采用了簡單直觀的設(shè)計(jì):發(fā)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(fā)電、風(fēng)電和燃料電池等在內(nèi)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(fù)荷而不是中央發(fā)電區(qū)域,它們直接與輸電配電線路互聯(lián),并常常以客戶端為前端,傳統(tǒng)的從大型發(fā)電廠到用戶的單向輸電模式已無法適應(yīng)分布式發(fā)電的要求。

二是電網(wǎng)的不穩(wěn)定性。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因眾多,其中主要原因是空調(diào)、供暖器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)運(yùn)營和照明造成的日常和季節(jié)性用電高峰負(fù)荷。無法預(yù)測的發(fā)電模式和由此產(chǎn)生的太陽能發(fā)電和風(fēng)電的間歇性也是電網(wǎng)不穩(wěn)的因素。來自新增的分布式發(fā)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(chǔ)設(shè)施造成的影響,使得我們急需一種局部電網(wǎng)儲能系統(tǒng)來平衡這種不穩(wěn)定電網(wǎng)。

正在興起的超級電容器儲能系統(tǒng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)正在消失,新型的電網(wǎng)需求正在增長。雖然傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)承擔(dān)了電網(wǎng)的大部分職能,但是電網(wǎng)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(tǒng)作為輔助技術(shù),滿足各種類型的電網(wǎng)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(wǎng)儲能系統(tǒng)中,便采用了Maxwell超級電容器與電池的組合儲能系統(tǒng)。

該組合系統(tǒng)使用Maxwell 56V超級電容器模塊實(shí)時(shí)穩(wěn)定配電線路上太陽能輸出電壓,解決了當(dāng)并接在電網(wǎng)上的太陽能發(fā)電因云層遮蓋或其他天氣因素發(fā)生波動的問題。同時(shí),電池負(fù)責(zé)配電電路上的大型太陽能系統(tǒng)的能量切換。該Maxwell超級電容器和電池組合儲能系統(tǒng)將高功率、快速響應(yīng)的超級電容器與高能量密度的電池相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了低成本的電網(wǎng)服務(wù),并使電力系統(tǒng)的價(jià)值最大化。該系統(tǒng)還智能集成了Win Inertia的先進(jìn)電力電子器件和管控系統(tǒng),確保電池和超級電容器的組合最優(yōu)化。

具體來說,在組合系統(tǒng)中使用超級電容器能帶來技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的好處包括:

太陽能發(fā)電集成服務(wù):包括平抑短時(shí)快速的太陽能間歇波動

延長儲能系統(tǒng)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(yīng)對長時(shí)使用壽命中的高功率性能/熱應(yīng)力表現(xiàn)而增加電池

減少運(yùn)營支出:超級電容器為超過100萬次的充放電周期而設(shè)計(jì),在寬泛的工作溫度范圍也能保證其性能與超長壽命的優(yōu)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(shí)間發(fā)生的衰減,從而降低能量不足的風(fēng)險(xiǎn)(該風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失)

電池和超級電容器組合系統(tǒng)是一種可行性高、經(jīng)濟(jì)效益好的解決方案,它結(jié)合了電池提供長時(shí)間電力供應(yīng)與超級電容器提供瞬時(shí)電力的優(yōu)勢,能滿足電網(wǎng)的超高速需求,提供近乎無縫的電力輸送以及長時(shí)間的電力供應(yīng),極大地滿足了電網(wǎng)對能源的渴求。



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