超級電容器(法拉電容)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
微電網(wǎng)由微電源、負荷、儲能以及能量管理器等組成。儲能在微電網(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能,最后一種叫做中央儲能。
當并網(wǎng)運行時,微電網(wǎng)內(nèi)的功率波動由大電網(wǎng)進行平衡,此時儲能處于充電備用狀態(tài)。當微電網(wǎng)由并網(wǎng)運行切換到孤網(wǎng)運行時,中央儲能立即啟動,彌補功率缺額。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時負荷的波動或者微電源的波動則可以由中央儲能或者分布式儲能平衡。其中,微電源的功率波動有兩種平衡方式,將分布式儲能和需要儲能的微電源并聯(lián)接在某饋線上,或者將儲能直接接入該微電源的直流母線上。
1.提供短時供電
微電網(wǎng)存在兩種典型的運行模式:正常情況下,微電網(wǎng)與常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運行,稱為并網(wǎng)運行模式;當檢測到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時,微電網(wǎng)將及時與電網(wǎng)斷開從而獨立運行,稱為孤網(wǎng)運行模式。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,會有功率缺額,安裝儲能設(shè)備有助于兩種模式的平穩(wěn)過渡。
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)及負荷經(jīng)常發(fā)生波動就顯得十分嚴重,對整個微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成影響。我們總是期望微電網(wǎng)中高效發(fā)電機(如燃料電池)始終工作在它的額定容量下。但是微電網(wǎng)的負荷量并非整日保持不變,相反,它會隨著天氣變化等情況發(fā)生波動。為了滿足峰值負荷供電,必須使用燃油、燃氣的調(diào)峰電廠進行高峰負荷調(diào)整,由于燃料價格很高,這種方式的運行費用太昂貴。超級電容器儲能系統(tǒng)可以有效地解決這個問題,它可以在負荷低落時儲存電源的多余電能,而在負荷高峰時回饋給微電網(wǎng)以調(diào)整功率需求。超級電容器功率密度大、能量密度高的特性使它成為處理尖峰負荷的最佳選擇,而且采用超級電容器只需存儲與尖峰負荷相當?shù)哪芰俊?/div>
3.改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量
儲能系統(tǒng)對微電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起到了十分重要的作用。通過逆變器控制單元,可以調(diào)節(jié)超級電容器儲能系統(tǒng)向用戶及網(wǎng)絡(luò)提供的無功及有功,從而達到提高電能質(zhì)量的目的。由于超級電容器可快速吸收、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,用來解決系統(tǒng)中的一些暫態(tài)問題,如針對系統(tǒng)故障引發(fā)的瞬時停電、電壓驟升、電壓驟降等問題,此時利用超級電容器提供快速功率緩沖,吸收或補充電能,提供有功功率支撐進行有功或無功補償,以穩(wěn)定、平滑電網(wǎng)電壓的波動。
4.優(yōu)化微電源的運行
綠色能源如太陽能、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存儲能量。由于這些能源產(chǎn)生的電能輸出可能無法滿足微電網(wǎng)峰值電能的需求,因此,可以采用儲能裝置在短時間內(nèi)提供所需的峰值電能,直到發(fā)電量增大,需求量減少。適量的儲能可以在DG單元不能正常運行的情況下起過渡作用。如利用太陽能發(fā)電的夜間,風(fēng)力發(fā)電在無風(fēng)的情況下,或者其他類型的DG單元正處維修期間,這時系統(tǒng)中的儲能就能起過渡作用。
在能源產(chǎn)生的過程是穩(wěn)定的而需求是不斷變化的情況下,也需要使用儲能裝置。通過將過剩的能量存儲在儲能裝置中,就可以在短時間內(nèi)通過儲能裝置提供所需的峰值能量。