上海2016年8月24日，全球電網(wǎng)正陷入“饑渴”之中，對(duì)長(zhǎng)期能源和短期功率的需求已迫在眉睫。雖然電池能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間能源需求，但在電網(wǎng)的快速響應(yīng)、瞬時(shí)啟動(dòng)和相對(duì)短時(shí)間能源需求方面的表現(xiàn)卻不甚理想。超級(jí)電容器跟電池一樣，也是一種儲(chǔ)能裝置，但其獨(dú)特之處在于：它專門用于在瞬間提供短時(shí)大功率。通過電池和超級(jí)電容器組合儲(chǔ)能方式，能夠很好地滿足電網(wǎng)對(duì)能量(長(zhǎng)期)和功率(短期)不斷變化的需求。

為更好理解電池和超級(jí)電容器組合儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，讓大家先了解一下當(dāng)前電網(wǎng)面臨的變革與挑戰(zhàn)。

當(dāng)前，傳統(tǒng)電網(wǎng)面臨兩方面的挑戰(zhàn)：

一是其輸電模式無法滿足分布式發(fā)電的要求。電網(wǎng)創(chuàng)立之初旨在確保輸電的可靠性、穩(wěn)健性和靈活性，這樣電網(wǎng)既能為客戶提供電能，還能擴(kuò)大供電服務(wù)范圍。因此，電網(wǎng)采用了簡(jiǎn)單直觀的設(shè)計(jì)：發(fā)電廠通過輸電配電線路、變電站和配電變壓器將電力提供給用戶。但是，隨著太陽能發(fā)電、風(fēng)電和燃料電池等在內(nèi)的分布式可再生能源的問世，新式的可再生能源電廠的地理位置更靠近電力負(fù)荷而不是中央發(fā)電區(qū)域，它們直接與輸電配電線路互聯(lián)，并常常以客戶端為前端，傳統(tǒng)的從大型發(fā)電廠到用戶的單向輸電模式已無法適應(yīng)分布式發(fā)電的要求。

二是電網(wǎng)的不穩(wěn)定性。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因眾多，其中主要原因是空調(diào)、供暖器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)運(yùn)營(yíng)和照明造成的日常和季節(jié)性用電高峰負(fù)荷。無法預(yù)測(cè)的發(fā)電模式和由此產(chǎn)生的太陽能發(fā)電和風(fēng)電的間歇性也是電網(wǎng)不穩(wěn)的因素。來自新增的分布式發(fā)電(包括可再生能源)形式的雙向能源流給電廠配電輸電線路和變電站造成混亂，再加上老化的輸電配電基礎(chǔ)設(shè)施造成的影響，使得我們急需一種局部電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)來平衡這種不穩(wěn)定電網(wǎng)。

正在興起的超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)正在消失，新型的電網(wǎng)需求正在增長(zhǎng)。雖然傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)承擔(dān)了電網(wǎng)的大部分職能，但是電網(wǎng)形式的演變正在促使電力部門采用電池和超級(jí)電容器的組合系統(tǒng)作為輔助技術(shù)，滿足各種類型的電網(wǎng)需求。例如：在杜克能源為美國(guó)北卡萊羅納州Gaston的配電變電站裝配的新一代電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，便采用了Maxwell超級(jí)電容器與電池的組合儲(chǔ)能系統(tǒng)。

配電站現(xiàn)場(chǎng)圖(左)和Maxwell56V超級(jí)電容器模塊(右)

該組合系統(tǒng)使用Maxwell56V超級(jí)電容器模塊實(shí)時(shí)穩(wěn)定配電線路上太陽能輸出電壓，解決了當(dāng)并接在電網(wǎng)上的太陽能發(fā)電因云層遮蓋或其他天氣因素發(fā)生波動(dòng)的問題。同時(shí)，電池負(fù)責(zé)配電電路上的大型太陽能系統(tǒng)的能量切換。該Maxwell超級(jí)電容器和電池組合儲(chǔ)能系統(tǒng)將高功率、快速響應(yīng)的超級(jí)電容器與高能量密度的電池相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了低成本的電網(wǎng)服務(wù)，并使電力系統(tǒng)的價(jià)值最大化。該系統(tǒng)還智能集成了WinInertia的先進(jìn)電力電子器件和管控系統(tǒng)，確保電池和超級(jí)電容器的組合最優(yōu)化。

具體來說，在組合系統(tǒng)中使用超級(jí)電容器能帶來技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的好處包括：

太陽能發(fā)電集成服務(wù)：包括平抑短時(shí)快速的太陽能間歇波動(dòng)。

延長(zhǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體使用壽命：通過使用超級(jí)電容器避免對(duì)電池造成高峰值功率沖擊。

減少成本支出：無需為了應(yīng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)使用壽命中的高功率性能/熱應(yīng)力表現(xiàn)而增加電池。

減少運(yùn)營(yíng)支出：超級(jí)電容器為超過100萬次的充放電周期而設(shè)計(jì)，在寬泛的工作溫度范圍也能保證其性能與超長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì)。

容量保障：通過對(duì)電池性能的支持，超級(jí)電容器能減緩電池容量隨時(shí)間發(fā)生的衰減，從而降低能量不足的風(fēng)險(xiǎn)(該風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失)。

電池和超級(jí)電容器組合系統(tǒng)是一種可行性高、經(jīng)濟(jì)效益好的解決方案，它結(jié)合了電池提供長(zhǎng)時(shí)間電力供應(yīng)與超級(jí)電容器提供瞬時(shí)電力的優(yōu)勢(shì)，能滿足電網(wǎng)的超高速需求，提供近乎無縫的電力輸送以及長(zhǎng)時(shí)間的電力供應(yīng)，極大地滿足了電網(wǎng)對(duì)能源的渴求。

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