超級(jí)電容器(法拉電容)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
微電網(wǎng)由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能以及能量管理器等組成。儲(chǔ)能在微電網(wǎng)中發(fā)生作用的形式有:接在微電源的直流母線上、包含重要負(fù)荷的饋線上或者微電網(wǎng)的交流母線上。其中,前兩種可稱為分布式儲(chǔ)能,最后一種叫做中央儲(chǔ)能。
當(dāng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),微電網(wǎng)內(nèi)的功率波動(dòng)由大電網(wǎng)進(jìn)行平衡,此時(shí)儲(chǔ)能處于充電備用狀態(tài)。當(dāng)微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行切換到孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),中央儲(chǔ)能立即啟動(dòng),彌補(bǔ)功率缺額。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的波動(dòng)或者微電源的波動(dòng)則可以由中央儲(chǔ)能或者分布式儲(chǔ)能平衡。其中,微電源的功率波動(dòng)有兩種平衡方式,將分布式儲(chǔ)能和需要儲(chǔ)能的微電源并聯(lián)接在某饋線上,或者將儲(chǔ)能直接接入該微電源的直流母線上。
1.提供短時(shí)供電
微電網(wǎng)存在兩種典型的運(yùn)行模式:正常情況下,微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,稱為并網(wǎng)運(yùn)行模式;當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時(shí),微電網(wǎng)將及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)從而獨(dú)立運(yùn)行,稱為孤網(wǎng)運(yùn)行模式。微電網(wǎng)往往需要從常規(guī)配電網(wǎng)中吸收部分有功功率,因而微電網(wǎng)在從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時(shí),會(huì)有功率缺額,安裝儲(chǔ)能設(shè)備有助于兩種模式的平穩(wěn)過(guò)渡。
2.用作能量緩沖裝置
由于微電網(wǎng)規(guī)模較小,系統(tǒng)慣性不大,網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生波動(dòng)就顯得十分嚴(yán)重,對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。我們總是期望微電網(wǎng)中高效發(fā)電機(jī)(如燃料電池)始終工作在它的額定容量下。但是微電網(wǎng)的負(fù)荷量并非整日保持不變,相反,它會(huì)隨著天氣變化等情況發(fā)生波動(dòng)。為了滿足峰值負(fù)荷供電,必須使用燃油、燃?xì)獾恼{(diào)峰電廠進(jìn)行高峰負(fù)荷調(diào)整,由于燃料價(jià)格很高,這種方式的運(yùn)行費(fèi)用太昂貴。超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題,它可以在負(fù)荷低落時(shí)儲(chǔ)存電源的多余電能,而在負(fù)荷高峰時(shí)回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求。超級(jí)電容器功率密度大、能量密度高的特性使它成為處理尖峰負(fù)荷的最佳選擇,而且采用超級(jí)電容器只需存儲(chǔ)與尖峰負(fù)荷相當(dāng)?shù)哪芰俊?/div>
3.改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量
儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起到了十分重要的作用。通過(guò)逆變器控制單元,可以調(diào)節(jié)超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)向用戶及網(wǎng)絡(luò)提供的無(wú)功及有功,從而達(dá)到提高電能質(zhì)量的目的。由于超級(jí)電容器可快速吸收、釋放大功率電能,非常適宜將其應(yīng)用到微電網(wǎng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置中,用來(lái)解決系統(tǒng)中的一些暫態(tài)問(wèn)題,如針對(duì)系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時(shí)停電、電壓驟升、電壓驟降等問(wèn)題,此時(shí)利用超級(jí)電容器提供快速功率緩沖,吸收或補(bǔ)充電能,提供有功功率支撐進(jìn)行有功或無(wú)功補(bǔ)償,以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。
4.優(yōu)化微電源的運(yùn)行
綠色能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能,往往具有不均勻性,電能輸出容易發(fā)生變化。這就需要使用一種緩沖器來(lái)存儲(chǔ)能量。由于這些能源產(chǎn)生的電能輸出可能無(wú)法滿足微電網(wǎng)峰值電能的需求,因此,可以采用儲(chǔ)能裝置在短時(shí)間內(nèi)提供所需的峰值電能,直到發(fā)電量增大,需求量減少。適量的儲(chǔ)能可以在DG單元不能正常運(yùn)行的情況下起過(guò)渡作用。如利用太陽(yáng)能發(fā)電的夜間,風(fēng)力發(fā)電在無(wú)風(fēng)的情況下,或者其他類型的DG單元正處維修期間,這時(shí)系統(tǒng)中的儲(chǔ)能就能起過(guò)渡作用。
在能源產(chǎn)生的過(guò)程是穩(wěn)定的而需求是不斷變化的情況下,也需要使用儲(chǔ)能裝置。通過(guò)將過(guò)剩的能量存儲(chǔ)在儲(chǔ)能裝置中,就可以在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)儲(chǔ)能裝置提供所需的峰值能量。