超级电容应用 新能源领域居多

超级电容

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超级电容应用 新能源领域居多

  超级电容,是指电荷容量特别大的一种电容。超级电容经常被当做电池使用。超级电容有什么特点?工作原理是什么?超级电容应用在哪些领域?接下来,小编为大家详细解析。



  超级电容应用


  一、超级电容


  超级电容,又名电化学电容,双电层电容器、黄金电容、法拉电容,是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。


  它不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。


  二、超级电容的工作原理


  超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷,称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板,电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同,可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。



  超级电容应用


  三、超级电容应用


  1、超级电容器在太阳能能源系统中的应用


  太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电,其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来,世界上就便开始了太阳能光伏发电的应用。


  目前,太阳能光伏发电系统有三个发展方向:独立运行、并网型和混合型光伏发电系统。在独立运行系统中,储能单元一般是必须有的,它能将由日照时发出的剩余电能储存起来供日照不足或没有日照时使用。目前,国际光伏能源产业的需求开始由边远农村和特殊应用向并网发电与建筑结合供电的方向发展,光伏发电已有补充能源向替代能源过渡。国内光伏能源系统仍主要是用在边远的无电地区和城市路灯、草坪灯、庭院灯、广告牌等独立光伏发电系统。通过蓄电池组构成的储能系统,能够熨平太阳光照强度波动导致的电能波动,还可以补偿电网系统中的电压骤降或突升,但是由于其充放电次数有限、大电流充放电时间较慢等因素,因此其使用寿命较短,成本较高。因此,在太阳能光伏发电系统中采用超级电容器组将使其并网发电更具有可行性。


  2、超级电容器在风力发电系统应用分析


  风力发电作为当前发展最快的可再生能源发电技术,具有广阔的应用前景。但是,风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量会产生影响。


  目前,风电有功功率波动多采用直接调节风力涡轮机运行状态的方法来平缓其输出功率,但是该方法的功率调节能力有限;无功功率波动通常采用并联静止无功补偿装置进行无功调节,但无功补偿装置无法平抑有功功率波动。通过附加储能设备,既可以调节无功功率、稳定风电场母线电压,又能在较宽范围内调节有功功率。而风力发电研究表明位于0.01Hz-1Hz的波动功率对电网电能质量的影响最大,平抑该频段的风电波动对电网电能质量的影响最大,平抑该频段风电波动采用较短时间的能量储存就可以达到目的,因此能够实现短时能量存储的小容量储能设备对风力发电的应用价值很高。超级电容器因其具有数万次以上的充放电循环寿命、大电流充放电特性,能够适应风能的大电流波动,它能在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能量,在夜晚或风力较弱时放电,从而能够熨平风电的波动,实现更有效的并网。


  3、超级电容器在新能源汽车发展中机遇


  在新能源汽车领域,超级电容器可与二次电池配合使用,实现储能并保护电池的作用。通常超级电容器与锂离子电池配合使用,二者完美结合形成了性能稳定、节能环保的动力汽车电源,可用于混合动力汽车及纯电动汽车。锂离子电池解决的是汽车充电储能和为汽车提供持久动力的问题,超级电容器的使命则是为汽车启动、加速时提供大功率辅助动力,在汽车制动或怠速运行时收集并储存能量。超级电容器在汽车减速、下坡、刹车时可快速回收并存储能量,将汽车在运行时产生的多余的不规则的动力安全转化为电池的充电能源,保护电池的安全稳定运行;启动或加速时,先由电池将能量转移入超级电容器,超级电容器可在短时间内提供所需的峰值能量。


  在国内涉足新能源汽车的厂商中,已有众多厂商选择了超级电容器与锂离子电池配合的技术路线。例如安凯客车的纯电动客车、海马并联纯电动轿车Mpe等车型采用了锂离子电池/超级电容器动力体系;厦门金龙旗下的厦门金旅生产的45辆油电混合动气公交车采用了720套全球领先的超级电容器厂商——美国MAXWELL公司的超级电容器模组,该45辆混合动力公交车于2008年下半年投入杭州运营,因节油效果明显受到赞誉。2009年4月22日,MAXWELL公司公告称收到了来自三家中国领先的运输巴士生产商总价值约1,350万美元的BOOSTCAP(R)超级电容器模组采购订单。MAXWELL公司预计,目前已有超过150辆混合动力巴士采用了该公司的超级电容器,到2009年底将达到1000辆以上。


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