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用“超级电容+电池”满足电网面临的变革与挑战

日期：2016/9/6 13:05:34 作者：

全球电网正陷入“饥渴”之中，对长期能源和短期功率的需求已迫在眉睫。虽然电池能够满足长时间能源需求，但在电网的快速响应、瞬时启动和相对短时间能源需求方面的表现却不甚理想。超级电容器跟电池一样，也是一种储能装置，但其独特之处在于：它专门用于在瞬间提供短时大功率。通过电池和超级电容器组合储能方式，能够很好地满足电网对能量（长期）和功率（短期）不断变化的需求。

为更好理解电池和超级电容器组合储能系统的优势，让我们先了解一下当前电网面临的变革与挑战。

传统电网面临极大挑战

当前，传统电网面临两方面的挑战：一是其输电模式无法满足分布式发电的要求。电网创立之初旨在确保输电的可靠性、稳健性和灵活性，这样电网既能为客户提供电能，还能扩大供电服务范围。因此，电网采用了简单直观的设计：发电厂通过输电配电线路、变电站和配电变压器将电力提供给用户。但是，随着太阳能发电、风电和燃料电池等在内的分布式可再生能源的问世，新式的可再生能源电厂的地理位置更靠近电力负荷而不是中央发电区域，它们直接与输电配电线路互联，并常常以客户端为前端，传统的从大型发电厂到用户的单向输电模式已无法适应分布式发电的要求。

二是电网的不稳定性。导致这一结果的原因众多，其中主要原因是空调、供暖器、计算机系统、工业运营和照明造成的日常和季节性用电高峰负荷。无法预测的发电模式和由此产生的太阳能发电和风电的间歇性也是电网不稳的因素。来自新增的分布式发电（包括可再生能源）形式的双向能源流给电厂配电输电线路和变电站造成混乱，再加上老化的输电配电基础设施造成的影响，使得我们急需一种局部电网储能系统来平衡这种不稳定电网。

正在兴起的超级电容器储能系统

传统电网正在消失，新型的电网需求正在增长。虽然传统电网架构承担了电网的大部分职能，但是电网形式的演变正在促使电力部门采用电池和超级电容器的组合系统作为辅助技术，满足各种类型的电网需求。例如：在杜克能源为美国北卡莱罗纳州Gaston的配电变电站装配的新一代电网储能系统中，便采用了Maxwell超级电容器与电池的组合储能系统。

该组合系统使用Maxwell 56V超级电容器模块实时稳定配电线路上太阳能输出电压，解决了当并接在电网上的太阳能发电因云层遮盖或其他天气因素发生波动的问题。同时，电池负责配电电路上的大型太阳能系统的能量切换。该Maxwell超级电容器和电池组合储能系统将高功率、快速响应的超级电容器与高能量密度的电池相结合，实现了低成本的电网服务，并使电力系统的价值最大化。该系统还智能集成了Win Inertia的先进电力电子器件和管控系统，确保电池和超级电容器的组合最优化。

具体来说，在组合系统中使用超级电容器能带来技术和经济上的好处包括：
- 太阳能发电集成服务：包括平抑短时快速的太阳能间歇波动；
- 延长储能系统的整体使用寿命：通过使用超级电容器避免对电池造成高峰值功率冲击；
- 减少成本支出：无需为了应对长时使用寿命中的高功率性能/热应力表现而增加电池；
- 减少运营支出：超级电容器为超过100万次的充放电周期而设计，在宽泛的工作温度范围也能保证其性能与超长寿命的优势；
- 容量保障：通过对电池性能的支持，超级电容器能减缓电池容量随时间发生的衰减，从而降低能量不足的风险（该风险可能导致经济损失）。

电池和超级电容器组合系统是一种可行性高、经济效益好的解决方案，它结合了电池提供长时间电力供应与超级电容器提供瞬时电力的优势，能满足电网的超高速需求，提供近乎无缝的电力输送以及长时间的电力供应，极大地满足了电网对能源的渴求。查询进一步信息，请访问官方网站