基于超級(jí)電容器的直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能研究_王振浩

1、第34卷第4期電網(wǎng)技術(shù)V ol. 34 No. 4 2010年4月Power System Technology Apr. 2010 文章編號(hào):1000-3673(201004-0158-05 中圖分類號(hào):TM 912 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 學(xué)科代碼:470·4031基于超級(jí)電容器的直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能研究王振浩1,張延奇1,李國(guó)慶1,辛業(yè)春1,張少杰2(1.東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院,吉林省吉林市 132012;2.通遼供電局,內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市 028000Research on Hybrid Energy Storage for DC System of Substations and P

2、ower PlantsBased on Super CapacitorsWANG Zhen-hao1, ZHANG Yan-qi1, LI Guo-qing1, XIN Ye-chun1, ZHANG Shao-jie2(1. School of Electrical Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, Jilin Province, China;2. Tongliao Power Supply Bureau, Tongliao 028000, Inner Mongolia Autonomous Region, Chi

3、naABSTRACT: To solve the problems exiting in DC system of substations and power plants such as short service life, output capacity reduction due to the aging of accumulators as well as the waste due to the configuration of accumulators with high capacity which is far large than recurrent load capaci

4、ty to meet the need of short duration high power output, a scheme to implement hybrid energy storage for DC systems of substations and power plants is put forward according the advantages of super capacitors such as long cycle life and high power density, and the circuit topology, working principle

5、and system model as well as the design of actual cases and simulative analysis of the proposed scheme are given. Simulation results show that by means of utilizing super conductors the power output capability of DC system can be effectively improved, the service life of DC system can be elongated, t

6、hus both reliability and economy of DC system can be improved.KEY WORDS: DC system of substations and power plants; hybrid energy storage; super capacitors; power ascension; elongating cycle life; technical economic analysis摘要:針對(duì)目前電力系統(tǒng)中直流電源存在的使用壽命短,蓄電池老化導(dǎo)致功率輸出能力下降,以及為滿足短時(shí)大功率需要而配置遠(yuǎn)大于經(jīng)常性負(fù)荷容量的蓄電池造成浪費(fèi)等問(wèn)

7、題,利用超級(jí)電容器功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),提出一種混合儲(chǔ)能的直流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案,并給出了該方案的電路拓?fù)?、工作原理、系統(tǒng)模型、實(shí)際案例設(shè)計(jì)和仿真分析。仿真結(jié)果表明,該方案通過(guò)采用超級(jí)電容器,能夠有效提高直流系統(tǒng)的功率輸出能力,延長(zhǎng)直流系統(tǒng)的使用壽命和改善其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,從而提升直流系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞:直流系統(tǒng);混合儲(chǔ)能;超級(jí)電容器;功率提升;延長(zhǎng)循環(huán)壽命;技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析0 引言電力工程中的直流系統(tǒng)是發(fā)電廠和變電站的控制、保護(hù)、信號(hào)和通信裝置的操作電源,也是各種直流設(shè)備和事故照明的保安電源。它直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行,對(duì)防止系統(tǒng)破壞,避免事故擴(kuò)大和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞尤為重要1。目前

8、的直流系統(tǒng)使用壽命短,長(zhǎng)期使用引起內(nèi)阻增大容量下降將使功率輸出能力變差,另外為保證沖擊功率需求而配置遠(yuǎn)大于經(jīng)常負(fù)荷容量的蓄電池也造成極大浪費(fèi)。由于各種原因,一般設(shè)計(jì)壽命815a的直流系統(tǒng)的實(shí)際壽命大多在35a2。某110 kV變電站蓄電池由于常年使用而內(nèi)阻增大、容量下降,導(dǎo)致功率輸出能力變差等原因,造成11面高壓柜不同程度的燒壞和蓄電池炸裂3。為保障電力系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,提高直流系統(tǒng)安全性、可靠性和延長(zhǎng)其使用壽命是必要的。新興超級(jí)電容器,由于其功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高和高低溫性能好等優(yōu)點(diǎn),正在引起儲(chǔ)能技術(shù)的革新。美、歐、日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)超級(jí)電容器的應(yīng)用已進(jìn)行得了卓有成效

9、的研究4-7。文獻(xiàn)4用超級(jí)電容器給電動(dòng)汽車提供啟動(dòng)、加速和爬坡等峰值功率;文獻(xiàn)5-6研究發(fā)現(xiàn),超級(jí)電容器與蓄電池并聯(lián),可以抑制蓄電池輸出功率的變化,能夠有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命;文獻(xiàn)6-7研究發(fā)現(xiàn),超級(jí)電容器的使用可以提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率輸出能力。超級(jí)電容器在我國(guó)也引起了廣泛的關(guān)注。文獻(xiàn)8研究了超級(jí)電容器與蓄電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能,發(fā)現(xiàn)超級(jí)電容器能夠有效提升系統(tǒng)大功率輸出能力和延長(zhǎng)蓄電池使用壽命;文獻(xiàn)9研究發(fā)現(xiàn),它能明顯提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能;另外,還有把超級(jí)電容器應(yīng)用于平抑風(fēng)電場(chǎng)輸出功率10、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器11、分布式發(fā)電系統(tǒng)12、大規(guī)模電力儲(chǔ)能系統(tǒng)13和超級(jí)電容器儲(chǔ)能單第34卷第4期電網(wǎng)技術(shù)

10、 159 元本身的研究14-15等等。本文將針對(duì)現(xiàn)有直流系統(tǒng)存在的問(wèn)題,結(jié)合超級(jí)電容器與蓄電池的各自特點(diǎn),提出一種基于超級(jí)電容器的直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能設(shè)計(jì)方案,建立仿真模型,結(jié)合實(shí)際案例設(shè)計(jì)混合儲(chǔ)能的直流系統(tǒng),并通過(guò)仿真分析驗(yàn)證其優(yōu)越性。1 直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能的工作原理直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能電路原理如圖1所示。圖中: E是蓄電池組;C是超級(jí)電容器組;L1是對(duì)蓄電池組輸出電流進(jìn)行濾波的電感;R1是沖擊電流的限流電阻;R2是超級(jí)電容器充電限流電阻;VD的作用是為超級(jí)電容器放電提供通路,避開R1的限流作用。 loadL圖1 直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能電路原理圖Fig. 1 Circuit schematic of hyb

11、rid energystorgage in DC system當(dāng)有沖擊性負(fù)載作用時(shí),超級(jí)電容器經(jīng)C-R load- VD-C給負(fù)載提供大部分功率需求;蓄電池組在L1和R1的作用下,輸出電流緩慢增加,經(jīng)過(guò)E-L1-R1- R load-E給負(fù)載提供少部分能量;而負(fù)載電流在它們的共同作用下保持穩(wěn)定。當(dāng)沖擊作用過(guò)去后,蓄電池經(jīng)過(guò)E-L1-R1-C-R2-E給超級(jí)電容器充電,如果交流側(cè)沒有停電,則由充電機(jī)充電。當(dāng)經(jīng)常性負(fù)載作用時(shí),還是由超級(jí)電容器首先接受負(fù)載沖擊,蓄電池在L1的作用下輸出電流緩慢增加,隨著負(fù)載電流穩(wěn)定,L1逐漸失去作用;進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后,由于經(jīng)常性負(fù)載的穩(wěn)定性,端電壓變化非常小,超級(jí)電容器輸

12、出能量W=C(U2/20,電流接近零,負(fù)載電流幾乎完全由蓄電池組提供。2 混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)的建模和實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)2.1 超級(jí)電容器模型超級(jí)電容器又稱雙電層電容器(electric double layer capacitor,EDLC。因EDLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難描述其動(dòng)態(tài)特性,目前的模型都有局限性,一般根據(jù)儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)合的不同選擇有針對(duì)性的模型。本文針對(duì)直流系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)選擇的模型見圖2(a。圖2(a中:C是理想電容,表征EDLC的容量; R ESR是等效串聯(lián)電阻,它不僅能夠表征內(nèi)部發(fā)熱損 E(a 超級(jí)電容器模型 (b蓄電池模型圖2 超級(jí)電容器和蓄電池的等效電路Fig. 2 Substitute ci

13、rcuit of super capacitor and battery 耗,還反映向負(fù)載放電過(guò)程中隨負(fù)載電流的不同引起不同的壓降,對(duì)最大放電電流起約束作用;R EPR 是等效并聯(lián)電阻,主要表征自放電現(xiàn)象,反映EDLC 的漏電流效應(yīng);L是等效串聯(lián)電感,表征在大電流合閘和大功率直流電機(jī)啟動(dòng)瞬間,EDLC對(duì)沖擊電流上升和下降的阻礙作用。主要數(shù)學(xué)模型為COC C ESRddiV V i R Lt=(1式中:V是開路端電壓;OCV為理想電容電壓,Ci為EDLC的電流。其中,理想電容電壓為OC/V Q C=(2 理想電容電量為C EPR(dtQ i i t=(3流過(guò)EPRR的電流為EPR OC EPR/

14、i V R=(4 超級(jí)電容器荷電狀態(tài)為remainingC OC min OC minSOCtotal max min max min(Q C V V V V QQ C V V V V=(5 式中:Q total為EDLC的放電初始總電量;Q remaining 為剩余電量;V max、V min為最高、最低工作電壓。2.2 蓄電池模型蓄電池模型使用電池內(nèi)阻模型見圖2(b。電池電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻R都是荷電狀態(tài)(state of charge,SOCBSOCQ和溫度T ess的函數(shù)。主要數(shù)學(xué)模型如下:BSOC ess(,E f Q T=(6BSOC ess(,R f Q T=(7 電動(dòng)勢(shì)方程為V E

15、 IR=(8電池荷電狀態(tài)為B0SOCmax(dtQ IQQ=(9電池溫度為ess_gen ess_caseess ess_init0ess p_essdt Q QT Tm c+=+(10式(6(10中:V為蓄電池端電壓;I為電池電流;Q 為初始容量;Q max為最大容量;T ess為電池溫度; T ess_init為電池初始溫度;Q ess_gen為電池產(chǎn)生的熱量; Q ess_case為空氣帶走的熱量;m ess為電池質(zhì)量;c p_ess160 王振浩等:基于超級(jí)電容器的直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能研究 V ol. 34 No. 4為電池平均比熱。E 和R 是通過(guò)將大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的方法求出其表達(dá)式的。

16、2.3 混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)模型實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)依據(jù)圖1所示的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)電路拓?fù)?利用EDLC 和蓄電池模型建立了混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)的仿真模型,并通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)時(shí),選擇某公司型號(hào)為SP-2R5-J206VY 的EDLC 和某公司型號(hào)為HYS1213的蓄電池;負(fù)載4,周期2 s ,占空比25%。實(shí)驗(yàn)和仿真波形見圖3,圖中U 0為負(fù)載端電壓,I 0為負(fù)載電流。通過(guò)對(duì)比可以驗(yàn)證建立的混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)的仿真模型是足夠準(zhǔn)確的,能夠滿足仿真研究的需要。(a 超級(jí)電容器單獨(dú)儲(chǔ)能的實(shí)驗(yàn)波形(b 超級(jí)電容器單獨(dú)儲(chǔ)能 的仿真波形(c 蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能的實(shí)驗(yàn)波形 (d 蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能的仿真波形(e 混合儲(chǔ)能的實(shí)

17、驗(yàn)波形 (f混合儲(chǔ)能的仿真波形 t /st /s t /s t /st /st /s U 0/V U 0/VU 0/V U 0/V I 0/A U 0/V I 0/A U 0/V I 0/A 12 13 0 2 4 02 4 12 130 2 412 13 0 4 12162 180 4 12168 6 1014240 12 8 4 8 16 20 24 0 12 4 8 16 20 240 12 4 8 16 20 I 0/A I 0/AI 0/A2146210214621021462101 7 31 5 1 7 3 1 5 1 7 3 1 5 U 0 I 0U 0 I 0U 0 I 0 圖

18、3 實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果比較Fig. 3 Comparison of results obtained inlaboratory and simulation tests3 直流系統(tǒng)實(shí)例的混合儲(chǔ)能設(shè)計(jì)某電廠事故放電電流和放電容量見表1。用蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能時(shí),直流系統(tǒng)需要配置1 200 A·h 的閥控式密封鉛酸(GFM蓄電池,蓄電池?cái)?shù)量為104個(gè),終止電壓為1.87 V/個(gè)。詳細(xì)計(jì)算過(guò)程見文獻(xiàn)16。混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)中,蓄電池容量按照經(jīng)常負(fù)荷選擇,超級(jí)電容器容量按照隨機(jī)負(fù)荷和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要多提供的負(fù)荷選擇。1蓄電池組設(shè)計(jì)。表1 直流負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表Tab. 1 DC load statistics持

19、續(xù)隨機(jī)項(xiàng)目 01 min 130 min 3060 min 5s 電流統(tǒng)計(jì)/AI 0=965.4I 1=428.6I 2=252I R =147容量統(tǒng)計(jì)/(A·h C S =214.6 C S =126 容量累計(jì)/(A·h C S1=214.6 C S2=304.6c1rel 111 (810.86A h c C K I K = (11式中:可靠系數(shù)K rel =1.4;1428.6 A I =;1130min t =,查得1110.74 h c K =。121c2rel 2122(798.04 A h c c I I IC K K K =+ (12式中:K rel =1.

20、4;I 1=428.6 A ;I 2=252 A ;t 21=60 min ,查得K c21=0.53 h 1;t 22=30 min ,查得K c22=0.74 h 1。根據(jù)計(jì)算,混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中,蓄電池仿真參數(shù)選擇閥控式密封電池GFM-900,容量C 10=900 A·h ,額定電壓2 V ,內(nèi)阻0.147 m ,104塊串聯(lián)。2超級(jí)電容器組設(shè)計(jì)。直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)比正常運(yùn)行多消耗能量為1220(965.4428.6607 085 760 W W =××=(13 斷路器合閘需要的能量為22201475161 700 W W =××= (14 超

21、級(jí)電容器組需要的總能量為127 247 460 W W W W =+= (15 超級(jí)電容器總個(gè)數(shù)為start stop 2 2 694.57(Wm n C U U ×= (16 其中,取起始工作電壓U start 為2.3 V ,終止電壓U stop 為1.87 V 。根據(jù)計(jì)算,EDLC 參數(shù)選擇北京某公司的高功率型產(chǎn)品,容量3 kF ,額定電壓2.5 V ,R ESR 為45 µ,100串27并組成超級(jí)電容器組。4 實(shí)例仿真分析4.1 功率輸出能力分析結(jié)合該電廠實(shí)例進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究,波形如圖4所示。圖中:U load 為負(fù)載電壓;I load 為負(fù)載電流;I bat 為蓄

22、電池支路電流;I c 為超級(jí)電容器支路電流。關(guān)于功率輸出能力,目前直流系統(tǒng)存在2種問(wèn)題:1在配置直流系統(tǒng)時(shí),有些廠站經(jīng)常性負(fù)荷不大,但是為滿足直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和大電流斷路器合閘等的功率需求,必須配置大容量蓄電池組,致使蓄電池容量配置浪費(fèi);2隨著蓄電池的使用,內(nèi)阻增大,容量降低,功率輸出能力下降,遇到大功率需求時(shí)提供能量不足,致使存在安全隱患。圖4(a是按照事故時(shí)持續(xù)放電時(shí)間和電流輸出的波形。其中,蓄電池和超級(jí)電容器參數(shù)見上述設(shè)計(jì),電路參數(shù)L 1取0.01 H ,R 1取0.05 ,交流側(cè)停止供電。由波形可以看出,在事故初期的1min 內(nèi),直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)所需的電流大部分由超級(jí)電容器組提供,只有

23、少部分由蓄電池組提供。圖4(c是斷路器以147A 合閘電流沖擊試驗(yàn)的第34卷 第4期電 網(wǎng) 技 術(shù) 161(a 混合儲(chǔ)能持續(xù)放電 (b 混合儲(chǔ)能 蓄電池老化時(shí)持續(xù)放電t /sU l o a d / VI l o a d / A30000 1000 2000 500t /s30000 1000 2000I b a t / A I c / A100020022020040050010000(c 混合儲(chǔ)能沖擊放電 (d 混合儲(chǔ)能 蓄電池老化時(shí)沖擊放電t /st /s60 2 42002201000010004 60 2 4 (f 蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能 蓄電池老化時(shí)持續(xù)放電 t /s30001000 200

24、0175185195200600U l o a d / VI l o a d /A 500I b a t / AI c / A100020022020040050010000U l o a d / V I l o a d / A I b a t / A I c / A200240100010004U l o a d / V I l o a d / A I b a t / AI c / A U l o a d / VI l o a d / A(e 蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能時(shí)持續(xù)放電 t /s30001000 2000 180200220200600U l o a d / VI l o a d /A圖4 仿

25、真實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 4 Results of simulation tests仿真波形。以第1個(gè)合閘沖擊波形為例,超級(jí)電容器平均輸出電流143A ,蓄電池輸出4A ?？梢?混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)中,當(dāng)沖擊負(fù)荷作用時(shí),蓄電池輸出電流值遠(yuǎn)小于脈動(dòng)負(fù)載電流,大部分由功率密度大、電流輸出能力強(qiáng)的超級(jí)電容器提供。相反,圖4(e是去掉超級(jí)電容器組支路,而只有蓄電池單獨(dú)供電時(shí)輸出的波形,仿真參數(shù)同圖4(a?？梢钥闯?在事故初期的1min 內(nèi)輸出功率嚴(yán)重不足,將會(huì)影響直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能。由以上分析可知,直流系統(tǒng)由于并聯(lián)超級(jí)電容器提高了功率輸出能力,從而能夠解決某些發(fā)電廠和變電站中瞬時(shí)負(fù)荷遠(yuǎn)大于經(jīng)常負(fù)荷而需要配置大

26、容量蓄電池的問(wèn)題(實(shí)例中,混合儲(chǔ)能系統(tǒng)蓄電池900 A·h ,只是單獨(dú)儲(chǔ)能系統(tǒng)所需1 200 A·h 的75%。同時(shí),功率輸出能力的提高避免了功率不足時(shí)存在的隱患,從而為電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供了保障。 4.2 直流系統(tǒng)使用壽命分析1蓄電池壽命的延長(zhǎng)。蓄電池壽命是直流系統(tǒng)使用壽命的瓶頸,制約著直流系統(tǒng)的服務(wù)年限。研究發(fā)現(xiàn),有效抑制蓄電池輸出功率脈動(dòng),可以降低內(nèi)部損耗,減少其發(fā)熱,能夠有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命5-6。由圖4(a可以發(fā)現(xiàn),在事故初期的1 min 內(nèi),雖然電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需要大量功率,但絕大部分能量由超級(jí)電容器組提供,蓄電池只提供少部分能量,且是從零緩慢增加。再如圖4(

27、c,斷路器在大電流合閘時(shí),蓄電池只提供少部分電流,且是緩慢變化。故而可見,混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)中,超級(jí)電容器的使用能夠有效抑制蓄電池輸出的沖擊功率和功率脈動(dòng),從而減少其內(nèi)部發(fā)熱,延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命。2直流系統(tǒng)服務(wù)年限的延長(zhǎng)。蓄電池長(zhǎng)期使用,內(nèi)阻增大,容量下降,功率輸出能力降低,從而存在事故隱患。為此,規(guī)程17規(guī)定:若經(jīng)過(guò)3次全核對(duì)性充放電,容量達(dá)不到額定容量80%以上,認(rèn)為蓄電池使用年限已到。圖4(b(d是混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中,蓄電池容量從900A·h 降至800 A·h ,內(nèi)阻增大到3倍時(shí)的輸出波形,參數(shù)設(shè)置分別同圖4(a(c ,以便分析直流系統(tǒng)常年使用蓄電池老化的情況。波形對(duì)

28、比分析可知,雖然蓄電池容量降低內(nèi)阻增大,但是在直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和開關(guān)大電流合閘時(shí),直流系統(tǒng)功率輸出不變,只是相當(dāng)于把更多的功率轉(zhuǎn)移到超級(jí)電容器上。相反,圖4(f是蓄電池單獨(dú)供電的情況,可以看出,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的初期1 min 內(nèi)輸出功率嚴(yán)重不足。由設(shè)計(jì)知道,該發(fā)電廠蓄電池單獨(dú)儲(chǔ)能直流系統(tǒng)需要配置蓄電池容量1 200 A·h ,但是,如果給它配置上超級(jí)電容器,容量降到800 A·h(800 A·h 是額定容量的66.66%,900 A·h 是75%,還能夠滿足大功率負(fù)荷的沖擊需要。從而可見,混合儲(chǔ)能方案能夠延長(zhǎng)直流系統(tǒng)的使用年限。 4.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析由表21

29、8可知,超級(jí)電容器的循環(huán)壽命是蓄電池的近100倍,功率密度是蓄電池的近10倍。此外,其放電效率、充電時(shí)間和工作溫度都明顯優(yōu)于蓄電池。由上面的功率分析可知,混合儲(chǔ)能能夠提升直流系統(tǒng)的功率輸出能力,從而可以避免不必要的蓄表2 超級(jí)電容器和鉛酸蓄電池比較Tab. 2 Comparison of super capacitor and lead acid battery項(xiàng)目 超級(jí)電容器 鉛酸蓄電池 循環(huán)壽命/次>100 0001 0002 000放電效率/% 9095 7090 充電時(shí)間 1s數(shù)min 數(shù)h 工作溫度范圍/ oC4070室溫功率密度/(kW/kg 210 0.10.5162 王振

30、浩等:基于超級(jí)電容器的直流系統(tǒng)混合儲(chǔ)能研究V ol. 34 No. 4電池配置浪費(fèi)和解決蓄電池老化帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題。由上面的壽命分析可知,利用壽命為蓄電池近10倍的超級(jí)電容器來(lái)接受負(fù)載沖擊,可以減少蓄電池的循環(huán)次數(shù),能夠有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和直流系統(tǒng)的服務(wù)年限,從而為電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)節(jié)約了投資。另外,與數(shù)h充電時(shí)間相比,超級(jí)電容器數(shù)s或幾min內(nèi)就能夠充滿,可以快速恢復(fù)事故保安能力,能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)安全運(yùn)行提供可靠的保障。由此可見,混合儲(chǔ)能利用性能優(yōu)越的超級(jí)電容器提高了直流系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。5 結(jié)論本文建立了混合儲(chǔ)能直流系統(tǒng)的模型,并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性;結(jié)合某電廠實(shí)例進(jìn)行了混合

31、儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真研究。結(jié)果表明: 1混合儲(chǔ)能可以提升直流系統(tǒng)的功率輸出能力,從而能夠解決蓄電池老化致使功率輸出能力變差而帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題,還能夠解決某些發(fā)電廠和變電站為滿足短時(shí)大功率需要而配置遠(yuǎn)大于經(jīng)常性負(fù)荷容量的蓄電池而造成的浪費(fèi)問(wèn)題;2能夠有效抑制蓄電池峰值功率大小和功率脈動(dòng),延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和直流系統(tǒng)的服務(wù)年限;3能夠節(jié)約電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)投資,具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)1 燕立,盛志宇.晉東南1000kV變電站直流系統(tǒng)配置方案J.電網(wǎng)技術(shù),2009,33(10:48-51.Yan Li,Sheng Zhiyu.Configuration scheme of DC system

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