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智能配电网-超级电容技术分析

2024-04-17 120人浏览
      随着用电环节的加大,用电保障要求的提高,电网运行水平随之需要提高,智能电网的进一步实施和发展,对故障的实时性响应要求提高,排除故障的及时性也需要电网运行人员随时保障,因此在掉电之后备用电源的实际支持时间无需过长,在结合来电之后短时快速充电响应特性,采用超级电容作为电源的前提已经完全具备。
      同时,由于控制设备数量庞大,传统的电池电源方案无法做到完全免维护(包括采用电池监控也难以做到),同时可靠性也不够,电网运行人员难以兼顾庞大数量的设备,保证设备的稳定性可靠性显得至关重要。
   采用完全免维护控制电源是保证电网稳定运行的必然!

超级电容是什么?

 超级电容器(法拉电容、黄金电容)是利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层原理制成的电容器。超级电容器电荷距离远比传统电容器介质材料所能实现的距离更小,活性炭电极表面积成数量级的增大,使得超级电容器较传统电容器而言有超级大的静电容量,这也是其“超级”所在。


     伪电容型超级电容?采用电化学储能而外特性曲线像电容的一类化学储能器件。

应用概述:

1.正常供电当线路有电时,电源模块为DTU/FTU/LTU/TTU提供工作电源,超级电容器提供给开关设备的电动分合闸机构进行操作。

2.备用电源当线路失电时,超级电容器作为能源端通过电源模块为DTU/FTU/LTU/TTU提供后备电源,同时驱动开关进行分合闸操作。

3.使用范围HCCCap 超级电容电源系统适用于配网领域各环网柜、开闭站、变电站、柱上单元等场合的掉电保护,提供给开关柜、智能单元和通信等系统和设备使用。

超级电容直流特点:


1.针对智能终端和各类高压开关开发的超级电容和电源模块;

2.完全免维护,超级电容与电源模块均无需维护;

3. 性能可靠,内含保护电路,电源模块组合方便;

4. 温度特性好,特别是低温特性优异,在-40℃~+70℃仍正常工作;

5.输出电流能力强,保证分合闸的可靠性;

6. 定制方便,模块化设计,可根据客户需要调整;

7.超长使用寿命,高达10年;

8. 绿色能源,无污染,不含有害金属成分;

9. 在国网内已大量使用实际时间超过10年以上。





A 蓄电池的使用寿命
1  通蓄电池使用时间在2~3年
2 配电网末端控制环节数量庞大,维护环节难以完全做到位
3 难以保证每个单节在使用周期中的绝对一致性,导致单节提早失效带来其他串联体的连续恶化,整组性能衰减加快
4 对高低温敏感,使得蓄电池可能在早期开始出现衰减
A 超级电容的使用寿命
1 物理储能使得超级电容单体具有超长的使用寿命                    
2 规避单支差异带来的加速失效问题,保障整组寿命          

B

蓄电池的维护性
1 蓄电池往往需要定期活化维护         
2 免维护蓄电池不是真的“免维护
3 长期处于完全浮充带来的性能衰减
4 处于定期维护状态时的运营安全性
5 庞大的终端数量带来的高运维成本
B 超级电容的维护性
1 超级电容,是完全免维护的器件,无需定期充放电维护
2 可以长期处于工作电压状态或电压空置/半空置状态,超级电容工作区间可在0V到额定电压之间
3 不存在过放电的问题,对性能没有过多影响
C 蓄电池的可靠性
1 蓄电池状态不易判断
2 蓄电池平时处于浮充状态,即使内部极板发生劣化,其端电压可能仍然与新电池处于相似的状态
3 难以早期预警和更换处理,而一旦需要较大的电流放电或更深度的放电,其端电压即发生很大跌落,不能释放出大量电能,提供不了足够能量供直流环节使用
4 低温进一步加剧影响电流输出能力
5 特别是分合闸等重要功能不能可靠稳定动作
C 超级电容的可靠性
1 超级电容的电压直接反映其内部的蓄电情况,便于监测,通过检测电压或阻抗就可以反映其状态情况,从而使得直流环节使用与分合闸更为可靠稳定
2 超长使用寿命与免维护特性决定了其高可靠性
D 蓄电池的温度特性
1 低温下电池的特性会迅速衰减,普通铅酸蓄电池在0℃以下充放电已变得困难,在-20℃以下性能急剧衰减
2 蓄电池保温会极大的加大运行成本,特别是在配网末端控制环节,数量大,环境相对恶劣,冬季运行存在极大的隐患
3 锂离子电池低温充电的安全性存在较大隐患
D 超级电容的温度特性
1 超级电容的高低温特性非常好,特别是低温特性好,在-40℃仍能够正常工作,无需其他保温措施即可正常工作,与蓄电池比较,真正做到了节能减碳
2 HCCCap超级电容在-40℃仍然具有90%以上的能量,保证电网冬季的稳定可靠运行
E 蓄电池的环保特性
1 通常使用的电池均存在比较大的污染,大量的使用还带来收集和处理的漏洞极大增加,尽量少的使用是发展的必然
2 另外酸的泄露几乎是其难以完全克服的问题,在长期使用、密封柜内和数量庞大几个电网末端应用条件下,酸雾和泄露导致柜体损坏密封和对电子元件造成损坏(柜体破损之后还会带来外界环境对电子元件的加速损坏),使得设备可靠性降低,设备更换成本增加,除维护电池本身之外对设备的人工维护成本也更是极大增加
E 超级电容的环保特性
1 作为完全绿色能源的超级电容,电极由作为吸附剂的与人体有机相容性的活性炭作为材料,具有无污染,不含任何有害金属成分的特点,是下一代能源主力军

蓄电池充放电特性:

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