智能電網中超級電容器的應用分析

魯世民

摘 要：隨著二十一世紀社會經濟發展速度的加快，人們對于生活質量的要求越來越高，這也就使得能源消耗速度有所提高，能源產業也面臨著十分嚴峻的挑戰，智能電網作為電網建設的重要組成部分，若將超級電容器應用在智能電網之中，那么不僅能夠提高電力供應的質量，更能減少智能電網本身的缺陷，本文就智能電網中超級電容器的應用進行分析，并提出科學、合理的建議。

關鍵詞：智能電網；超級電容器；應用

中圖分類號： TM3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）10-191-2

0 引言

近年來，人們對于能源的需求量越來越高，使得能源產業之間的競爭也異常激烈，智能電網作為現代化輸電與配電的總稱，其能夠有效節省能源，在智能電網的建設過程中，新能源技術將重新來定義人們的生活。若將電網技術與通訊手段進行連接，那么就能很好地保障基礎電網的儲能技術，而超級電容器是十分重要的儲能設備，對于智能電網的長遠發展有著重要的意義。

1 智能電網的主要特點

智能電網的建設是為了更好地實現以下幾個目標：分布式能源的利用、電力供應商間的良性競爭、電網自動化監測系統的完善、電力供應質量的加強、電力用戶間的互動、節省能源，其中節省能源為主要目的。今后的智能電網其會由自動化輸電系統與配電系統來構成，其運作方式也會更加協調、可靠，并且其有著以下幾個特點：快速滿足電力市場供應需求、安全靈活應用現代通信技術、提供安全可靠電力服務、快速診斷與消除故障等功能。將智能電網與以往的用電、配電模式相比較，智能電網主要是依靠現代信息與通信技術來實現電網的自動化和智能化，通過低碳、綠色的相關概念來減少電力能源的消耗，這樣就能更好地滿足電力市場可持續發展的目標。智能電網的技術關鍵在于電網運行管理、分布式能源、用戶管理幾個方面，分布式能源是由儲能技術與分布式發電組成的，將超級電容器作為儲能技術的主要系統，有利于提高智能電網的電力供應質量。

2 超級電容器的分類

2.1 雙電層電容器

雙電層電容器是指利用電極與電解質間所形成的界面雙層來完成能量存儲的元器件，詳見圖1，一旦電極與電解液之間進行接觸，那么就能根據分子間力、原子間力之間的作用，來使固液界面具有更加穩定的雙層電荷，以此被稱為界面雙層。雙電層電容器主要使用的電極材料有以下幾種：多孔碳材料（見圖2）、有活性炭、碳納米管等，因雙電層電容器容量大小與電極材料之間的孔隙率有著直接的聯系，所以孔隙率越高，那么電極材料的表面積就會越大，自然雙電層電容量也就越大，但這也不意味著所有的孔隙率高，電容器容量都會增大。將電極材料的孔徑大小保持在50nm以下，就能夠很好地提高孔隙率的表面積。

2.2 贗電容器

贗電容器又被稱為法拉第準電容，其是基于電極材料表面與體相間的二維空間之上，使電活性物質出現欠電位沉積，而發生的還原反應、化學吸附，最終產生電極相關的電容。因所有的反應在體相之間進行，所以才使得體系需要

實現的最大電容值更大，而對于氧化還原型電容器來說，在相同體積下的贗電容器容量是雙電層電容器容量的近100倍。

3 智能電網中超級電容器的應用途徑

3.1 短時供電

微電網有兩種較為特殊的運行模式，一種是在正常情況下，微電網與常規配電網之間進行并網運行，故而被稱為并網運行模式，另一種是在檢測電網出現故障或無法滿足其相關要求時，微電網及時斷開自身而進行獨立運行，故被稱為孤網運行模式。微電網需要在常規配電網中吸收一些功率，所以微電網運行模式轉變時，就會出現功率缺乏的現象，安全、可靠的儲能設備安裝有利于兩種模式之間的平穩轉換。

3.2 緩沖裝置

微電網規模很小，其系統慣性也小，所以使得網絡與負荷經常發生一些波動，這些波動會對微電網的運行產生較大的影響，通常工作人員會將微電網中的高效發電機額定容量進行固定，但微電網的負荷卻會因為天氣等客觀因素而產生變化，這就意味著若想滿足峰值負荷供電，那么就必須選擇燃油或燃氣來進行調整，但因為這一類能源的運行費用較為高昂，故而只能作罷。將超級電容器用于此系統之中，其能在負荷期間主動調整微電網的功率需求，因超級電容器的密度較大，所以更加適合負荷最高峰的選擇。

3.3 改善質量

超級電容器儲能系統有利于改善微電網的電能質量，其可以利用逆變器的控制單元，來對用戶和網絡進行超級電容器儲能系統的調節，這樣一來就能實現提高電能質量的目的。超級電容器具有吸收快、功率電能放大快的特點，若將其用于微電網電能質量裝置的調節過程中，有利于解決一系列系統暫態問題，如瞬時停電、電壓驟降等問題，能夠利用超級電容器來為其提供功率之間的緩沖，自然也就能夠吸收和釋放電能，以達到電網電壓波動的穩定性。

3.4 優化運行

綠色能源是指風能、太陽能，其沒有均勻性，會在電能輸出方面產生較大的變化，根據這一特性就需要使用緩沖器來進行能量的存儲。因這一類能源所產生的電能輸出是無法滿足微電網符合高峰電能需求的，所以更加需要為儲能裝置在短時間內提供更加充足的電能，一直到發電量開始增加，那么才能夠逐步減少電量的需求量。例如，太陽能發電的夜晚，風力發電的無風等情況下，都需要利用儲能系統來解決這些問題，來完成電能需求的過渡階段。

4 結語

綜上所述，本文就智能電網中超級電容器的應用進行了詳細地分析，得知能源生產過程需要穩定地發展，而不是不斷變化的過程，若將儲能裝置更好地應用在能源生產過程中，不僅能夠高效、可靠的將能量存儲在儲能裝置之中，更能在最短時間內為其提供相應的能源。總之，超級電容器具有壽命長、無污染等優點，將其應用于智能電網中有利于電力企業的長遠發展。

參 考 文 獻

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