瑞典LEADER蓄電池CT65-12輸變電站

在1908年至1910年間，列寧到高爾基所在的意大利卡普里島公寓所做客

LEADER蓄電池特點(diǎn)

安全性能好
》貧液式設(shè)計，電池內(nèi)的電解液全部被極板和超細(xì)玻璃纖維隔板吸附，電池內(nèi)部無自由流動的電解液，在正常使用情況下無電解液漏出，側(cè)倒90度安裝也可正常使用。
》閥控密封式結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池內(nèi)氣壓偶爾偏高時，可通過安全閥的自動開啟，泄掉壓力，保證安全，內(nèi)部產(chǎn)生可燃爆性氣體聚集少，達(dá)不到燃爆濃度，防爆性能**。
免維護(hù)性能
》利用陰極吸收式密封免維護(hù)原理，氣體密封復(fù)合效率超過95%，正常使用情況下失水極少，電池?zé)o需定期補(bǔ)液維護(hù)。
綠色環(huán)保
》正常充電下無酸霧，不污染機(jī)房環(huán)境、不腐蝕機(jī)房設(shè)備。

1 電壓暫降

電壓暫降是指供電電壓在短時間內(nèi)突然下降的事件。國際電工委員會(IEC)將電壓暫降定義為電壓均方根值下降到額定值的90%~1%,電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)則定義為下降到額定值的90%~10%,其典型持續(xù)時間為0.5~30個周波。嚴(yán)重的電壓暫降將引發(fā)用電設(shè)備停止工作，或造成所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量下降，其后果嚴(yán)重程度因用電設(shè)備的特性而異。

電壓暫降的治理是一項復(fù)雜工程，通常通過設(shè)置輔助設(shè)備使主設(shè)備負(fù)荷能承受頻繁發(fā)生的電壓暫降，本文研究的超級電容電壓暫降抑制裝置即為此類輔助設(shè)備。目前國內(nèi)外研究的電壓暫降治理裝置主要有交流系統(tǒng)的動態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)及不間斷電源(UPS)等。對含直流母線的裝置，若加裝UPS補(bǔ)償設(shè)備，因UPS使用壽命短、放電電流小且充電時間長等特性，系統(tǒng)的性價比較低;如果加裝交流系統(tǒng)DVR等裝置，因系統(tǒng)主電路存在2 個逆變電路，不僅降低了系統(tǒng)工作效率，而且還增加了成本。針對具有整流逆變結(jié)構(gòu)的設(shè)備，我們研發(fā)了一種基于超級電容儲能的直流DVR裝置，將雙向半橋DC-DC變換器與超級電容器結(jié)合使用，通過雙閉環(huán)方式控制超級電容器的充放電，在系統(tǒng)發(fā)生電壓暫降時，通過支撐敏感負(fù)荷的直流母線電壓達(dá)到治理電壓暫降的目的(圖1)。

圖1 電壓暫降治理系統(tǒng)主電路

2 超級電容儲能

超級電容器也稱為電化學(xué)電容器，是一種利用雙電層原理、采用新材料和新工藝、性能介于電容器與電池之間、具有很大電容密度且脈沖充放電性能優(yōu)良的新型大容量儲能元件。常用的雙電層電容器結(jié)構(gòu)如圖2所示，懸在電解質(zhì)里的2 個非活性多孔板為電極。正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引電解質(zhì)中的正離子，這樣在兩個電極的表面形成一個雙電層電容器，其容量大小與電極的表面積及極板間距離等因素有關(guān)。

圖2 雙電層電容的結(jié)構(gòu)圖

與常規(guī)用于儲能的電容器不同，超級電容器容量可達(dá)到法拉甚至千法拉級別，既具有充電電池的高能量密度特性，又有電容器的高功率密度特性，是一種高效、實用、綠色的能量存儲器件。表1 示出超級電容器、儲能電容器以及電池的性能比較。與普通電容器和電池相比，超級電容器不僅無污染、免維護(hù)、環(huán)保效益明顯，而且還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)功率密度高。

超級電容器的功率密度可達(dá)到10 kW/kg左右，為電池的十倍到百倍，可以在短時間內(nèi)釋放幾百到幾千安培的電流，非常適合用于在短時間內(nèi)輸出高功率的場合。

(2)充電速度快。

超級電容器充放電是一種雙電層充放電的物理過程或電極物質(zhì)表面快速可逆的電化學(xué)過程，可以采取大電流充電方式，在幾十秒到數(shù)分鐘內(nèi)完成充電。在當(dāng)前的技術(shù)水平下，蓄電池的充電需要數(shù)小時才能完成，即使采用快速充電也需幾十分鐘。

(3)使用壽命長。

超級電容器充放電過程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)可逆性好，循環(huán)充放電次數(shù)理論值為無窮，實際可達(dá)100 000次，比電池的壽命高10~100倍。

(4)低溫性能優(yōu)越。

超級電容器充放電過程中發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移大部分在電極活性物質(zhì)表面進(jìn)行，所以容量隨溫度的降低而衰減的量非常小;而電池在低溫下容量衰減幅度可高達(dá)70%.

電能質(zhì)量問題往往具有出現(xiàn)率高、持續(xù)時間短等特點(diǎn)，因此應(yīng)用超級電容器作為儲能設(shè)備進(jìn)行快速補(bǔ)償是一種理想的技術(shù)方案。

表1 3 種電化學(xué)儲能元件的性能比較

3 雙向DC-DC 變換器主電路及工作原理

雙向DC-DC變換器的主電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。通過控制開關(guān)T1和T2,達(dá)到雙向直流升壓與降壓的目的。在升壓運(yùn)行時，T2動作，T1截止，變換器工作在Boost狀態(tài);當(dāng)T1動作，T2截止時，變換器工作在Buck狀態(tài)，實現(xiàn)降壓功能。

圖3 雙向DC-DC 變換器主電路

3.1 Boost 模式

family: 宋體, arial; font-size: 14px; line-height: 25px; ">　　開關(guān)T2處于恒脈寬調(diào)制方式下，雙向DC-DC變換器主電路Boost 模式下等效電路如圖4 所示。當(dāng)T2 導(dǎo)通時(圖4(a))，電源v2向電感L充電，電能轉(zhuǎn)化為磁能存儲于L中，同時電容C2向v1供電;當(dāng)T2關(guān)斷時(圖4(b))，電感L釋放磁能向v1 供電。電感L的儲能作用能使電壓泵升，通過電容C2 穩(wěn)壓之后，可使輸出電壓高于輸入電壓。在1908年至1910年間，列寧到高爾基所在的意大利卡普里島公寓所做客