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智能配電網(wǎng)-超級電容技術(shù)分析

2024-04-17 404人瀏覽
? ? ? 隨著用電環(huán)節(jié)的加大,用電保障要求的提高,電網(wǎng)運行水平隨之需要提高,智能電網(wǎng)的進一步實施和發(fā)展,對故障的實時性響應(yīng)要求提高,排除故障的及時性也需要電網(wǎng)運行人員隨時保障,因此在掉電之后備用電源的實際支持時間無需過長,在結(jié)合來電之后短時快速充電響應(yīng)特性,采用超級電容作為電源的前提已經(jīng)完全具備。
? ? ? 同時,由于控制設(shè)備數(shù)量龐大,傳統(tǒng)的電池電源方案無法做到完全免維護(包括采用電池監(jiān)控也難以做到),同時可靠性也不夠,電網(wǎng)運行人員難以兼顧龐大數(shù)量的設(shè)備,保證設(shè)備的穩(wěn)定性可靠性顯得至關(guān)重要。
? ?采用完全免維護控制電源是保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行的必然!

超級電容是什么?

 超級電容器(法拉電容、黃金電容)是利用電子導(dǎo)體活性炭與離子導(dǎo)體有機或無機電解液之間形成感應(yīng)雙電荷層原理制成的電容器。超級電容器電荷距離遠比傳統(tǒng)電容器介質(zhì)材料所能實現(xiàn)的距離更小,活性炭電極表面積成數(shù)量級的增大,使得超級電容器較傳統(tǒng)電容器而言有超級大的靜電容量,這也是其“超級”所在。


? ? ?偽電容型超級電容?采用電化學儲能而外特性曲線像電容的一類化學儲能器件。

應(yīng)用概述:

1.正常供電當線路有電時,電源模塊為DTU/FTU/LTU/TTU提供工作電源,超級電容器提供給開關(guān)設(shè)備的電動分合閘機構(gòu)進行操作。

2.備用電源當線路失電時,超級電容器作為能源端通過電源模塊為DTU/FTU/LTU/TTU提供后備電源,同時驅(qū)動開關(guān)進行分合閘操作。

3.使用范圍HCCCap 超級電容電源系統(tǒng)適用于配網(wǎng)領(lǐng)域各環(huán)網(wǎng)柜、開閉站、變電站、柱上單元等場合的掉電保護,提供給開關(guān)柜、智能單元和通信等系統(tǒng)和設(shè)備使用。

超級電容直流特點:


1.針對智能終端和各類高壓開關(guān)開發(fā)的超級電容和電源模塊;

2.完全免維護,超級電容與電源模塊均無需維護;

3. 性能可靠,內(nèi)含保護電路,電源模塊組合方便;

4. 溫度特性好,特別是低溫特性優(yōu)異,在-40℃~+70℃仍正常工作;

5.輸出電流能力強,保證分合閘的可靠性;

6. 定制方便,模塊化設(shè)計,可根據(jù)客戶需要調(diào)整;

7.超長使用壽命,高達10年;

8. 綠色能源,無污染,不含有害金屬成分;

9. 在國網(wǎng)內(nèi)已大量使用實際時間超過10年以上。





A 蓄電池的使用壽命
1 ?通蓄電池使用時間在2~3年
2 配電網(wǎng)末端控制環(huán)節(jié)數(shù)量龐大,維護環(huán)節(jié)難以完全做到位
3 難以保證每個單節(jié)在使用周期中的絕對一致性,導(dǎo)致單節(jié)提早失效帶來其他串聯(lián)體的連續(xù)惡化,整組性能衰減加快
4 對高低溫敏感,使得蓄電池可能在早期開始出現(xiàn)衰減
A 超級電容的使用壽命
1 物理儲能使得超級電容單體具有超長的使用壽命? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
2 規(guī)避單支差異帶來的加速失效問題,保障整組壽命? ? ? ? ??

B

蓄電池的維護性
1 蓄電池往往需要定期活化維護? ? ? ? ?
2 免維護蓄電池不是真的“免維護
3 長期處于完全浮充帶來的性能衰減
4 處于定期維護狀態(tài)時的運營安全性
5 龐大的終端數(shù)量帶來的高運維成本
B 超級電容的維護性
1 超級電容,是完全免維護的器件,無需定期充放電維護
2 可以長期處于工作電壓狀態(tài)或電壓空置/半空置狀態(tài),超級電容工作區(qū)間可在0V到額定電壓之間
3 不存在過放電的問題,對性能沒有過多影響
C 蓄電池的可靠性
1 蓄電池狀態(tài)不易判斷
2 蓄電池平時處于浮充狀態(tài),即使內(nèi)部極板發(fā)生劣化,其端電壓可能仍然與新電池處于相似的狀態(tài)
3 難以早期預(yù)警和更換處理,而一旦需要較大的電流放電或更深度的放電,其端電壓即發(fā)生很大跌落,不能釋放出大量電能,提供不了足夠能量供直流環(huán)節(jié)使用
4 低溫進一步加劇影響電流輸出能力
5 特別是分合閘等重要功能不能可靠穩(wěn)定動作
C 超級電容的可靠性
1 超級電容的電壓直接反映其內(nèi)部的蓄電情況,便于監(jiān)測,通過檢測電壓或阻抗就可以反映其狀態(tài)情況,從而使得直流環(huán)節(jié)使用與分合閘更為可靠穩(wěn)定
2 超長使用壽命與免維護特性決定了其高可靠性
D 蓄電池的溫度特性
1 低溫下電池的特性會迅速衰減,普通鉛酸蓄電池在0℃以下充放電已變得困難,在-20℃以下性能急劇衰減
2 蓄電池保溫會極大的加大運行成本,特別是在配網(wǎng)末端控制環(huán)節(jié),數(shù)量大,環(huán)境相對惡劣,冬季運行存在極大的隱患
3 鋰離子電池低溫充電的安全性存在較大隱患
D 超級電容的溫度特性
1 超級電容的高低溫特性非常好,特別是低溫特性好,在-40℃仍能夠正常工作,無需其他保溫措施即可正常工作,與蓄電池比較,真正做到了節(jié)能減碳
2 HCCCap超級電容在-40℃仍然具有90%以上的能量,保證電網(wǎng)冬季的穩(wěn)定可靠運行
E 蓄電池的環(huán)保特性
1 通常使用的電池均存在比較大的污染,大量的使用還帶來收集和處理的漏洞極大增加,盡量少的使用是發(fā)展的必然
2 另外酸的泄露幾乎是其難以完全克服的問題,在長期使用、密封柜內(nèi)和數(shù)量龐大幾個電網(wǎng)末端應(yīng)用條件下,酸霧和泄露導(dǎo)致柜體損壞密封和對電子元件造成損壞(柜體破損之后還會帶來外界環(huán)境對電子元件的加速損壞),使得設(shè)備可靠性降低,設(shè)備更換成本增加,除維護電池本身之外對設(shè)備的人工維護成本也更是極大增加
E 超級電容的環(huán)保特性
1 作為完全綠色能源的超級電容,電極由作為吸附劑的與人體有機相容性的活性炭作為材料,具有無污染,不含任何有害金屬成分的特點,是下一代能源主力軍

蓄電池充放電特性:

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