超级电容器储能原理及其在智能电网中的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/4/23,#,超级电容储能原理及其在智能电网中的应用,JYoung_Dream,2024/11/17,电容,vs,超级电容,普通电容,超级,电容,如采用多孔,电极，采用电解液形成的双电层,增大电极,面积,A,，,减小电极,距离,D,超级电容类型,双电层电容器,法拉第准,电容器,（,准电容器,/,赝,电容器）,混合型电容器,超级电容按储能原理分为三种：,双电层电容,双电层电容,原理,由于,正负离子在固体电极与电解液之间的表面上分别吸附,，造成两,固体,电极,之间的电势差，从而实现能量的存储。这种储能原理允许大电流,快速,充放电,，其容量大小随所选电极材料的有效比表面积的增大而,增大。电极,材料如活性炭，碳纤维碳纳米管等,充电,：在固体电极上电荷引力的作用下,，电解液,中阴阳离子分别聚集两个固体电极的表面,放电,：阴阳离子离开固体电极的,表面,，,返回,电解液本体。双电层的厚度取决于电解液的浓度和离子,大小,法拉第电容,法拉第电容,原理,其,电容的产生是基于,电活性离子,在贵金属电极表面发生,欠电位沉积,，,或,在贵金属,氧化物电极表面及电极中发生的,可逆,法拉第反应,（氧化还原反应）,而,产生的,吸附电容,，有电荷,传递过程的,发生。电极材料有金属氧化物，导,电聚合物等,系统的,充放电过程,是,动力学高度可逆的，与原电池及蓄电池不同，但与静电电容类似,法拉第电容不仅只在电极表面，而且可在整个电极内部产生，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下，法拉第,准（赝）电容,可以是双电层电容量的,10,100,倍,超级电容,器,特点,超高,的容量,。相同体积情况下，超级电容的容量可以比电解电容器大,几千倍,高,功率密度,。超级电容器能在很短的时间内输出高达几百甚至几千安的电流，相比同体积的电池而言，其功率密度达,10,倍以上，对于短时间需要大功率输出的场合，超级电容器非常,适合,循环寿命,长，充放电效率高,。由于超级电容器的充放电过程只有电荷的转移，属于物理过程，其间没有化学反应。这一特点使得超级电容器的放电循环次数达到,10,万次以上，且充放电速度是同体积蓄电池的,100,倍,以上,可以承受短时间内的过电压，对过充、过放承受能力较强,免维护、高可靠性，报废后不产生环境污染,超级,电容器研究,超级电容生产工艺研究主要在于对,极片技术,和,电解液,的研究,研究,方向：,超级电容生产工艺研究,与,超级电容应用研究,超级电容生产工艺研究：,一是增大电极材料比表面积，从而增大双电层电容量；二是提高电极材料的可逆法拉第反应的机率，从而提高准电容容量,极片技术主要有：碳材料、金属氧化物,和复合材料,碳,材料包括：活性炭及活性碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管和,石墨,烯,金属,氧化物包括：氧化钌材料、二氧化锰材料、镍钴,氧化物,复合材料包括：碳,/,金属氧化物复合材料和碳,/,导电聚合物复合材料,电解液主要为有机电解液与无机,电解液,有机,电解液主要包括碳酸丙烯酯和季胺盐；,无机,电解液主要为强酸强碱,超级电容器应用,军事,电动汽车,新能源,无线通信,消费电子,工业仪表,内燃机车,航空航天,智能电网,其他领域,应用领域,应用形式,单独使用,复式电源,超级,电容应用,小型,有,记忆储存功能的电子产品中做后,备电源适用于,带,CPU,的智能家电、工控、仪器仪表和通讯领域,中,中型,电动汽车,和混合电动汽车做动力,源，太阳能,储能,方面，,智能电网,大型,用途,小,电流，长,时间放电,小功率电子及电动玩具产品中做备用电源，或在带时钟的应 用上进行数据存储，如录音机、,MP3,、家用电器等,领域,大,电流，短,时放电,储能,超级,电容储能与智能电网,实时平衡,：,电厂实时发电量,+,PV,发电量,=,用电量,机组启停,机组,空转,经济成本,+,环境成本,时间较长,平衡方式：,爬坡,率,问题？,机组的爬坡不足以平抑电能波动,超级,电容储能与智能电网,超级,电容,储能,vs,其他储能,10-100s,备用时间,10,年以上寿命,Ultracapacitors,flywheels,lithium-ion battery,Ultracapacitors,Flywheels,Electrolytic,安全可靠性,Ultracapacitors,超级,电容与智能电网,微电网运行,超级电容器能够为微网“并网运行”和“孤岛运行”两种模式之间的切换提供短时,供电，避免,供电,波动,当,微网中存在电梯、地铁站等大负荷站点时，超级电容器的加入也可以缓解其启动电流对电网的冲击,新能源消纳,在输出功率变化较大的可再生能源,的发电并网,方面,超级电容器能够有效降低电网中的短时间,(,小于,1 min),功率扰动,配电网能质量调节,调频，调相，调压，有功、无功补偿和谐波补偿,谢谢,