【正文】 ..........8 超級(jí)電容器的充放電性能 ........................................................................................... 11 超級(jí)電容器的充電性能 ........................................................................... 11 超級(jí)電容器的放電性能 ........................................................................... 11 第四章超級(jí)電容器在直流電源中的應(yīng)用 ..............................................................................12 直流電源的介紹 ............................................................................................................12 直流電源的分類 ............................................................................................................13 超級(jí)電容器應(yīng)用于直流電源問題的引出 ....................................................................14 超級(jí)電容器單獨(dú)儲(chǔ)能的直流電源系統(tǒng)可行性分析 ....................................................15 超級(jí)電容器 蓄電池混合儲(chǔ)能直流電源 ......................................................................15 總結(jié) ..........................................................................................................................................17 致謝 ..........................................................................................................................................18 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................19 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 1 緒 論 在我國 ， l10kV、 35kV、 10kV 終端變電站以及廠用 6kV 配電系統(tǒng)，廣泛采用了蓄電池直流電源和硅整流電容儲(chǔ)能直流電源作為操作、控制以及保護(hù)電源。 摘 要 由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內(nèi)燃機(jī)尾氣排放對(duì)環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內(nèi)燃機(jī)的新型能源裝置。考慮到要保證事故分閘的可靠性使用了蓄電池式直流電源，必然帶來很高的運(yùn)營成本，設(shè)備需要經(jīng)常的維護(hù)保養(yǎng)且使用壽命很短。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。同時(shí)，雙電層電容器與可充電電池相比，可進(jìn)行不限流充電，且充電次數(shù)可達(dá) 10^6 次以上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時(shí)也具有電池特性，是一種介于電池和電容之間的新型特殊元器件。因此，一般雙電層電容器容量很容易超過 1F，它的出現(xiàn)使普通電內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 4 容器的容量范圍驟然躍升了 3554 個(gè)數(shù)量級(jí)，目前單體超級(jí)電容器的最大電容量可達(dá) 5000F。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 5 這一技術(shù)一旦進(jìn)入成熟的工業(yè)生產(chǎn)，他們所研制的 新型超級(jí)電容器動(dòng)力系統(tǒng)將替代包括從電動(dòng)汽車到筆記本電腦的一切電化學(xué)電池。 EEStor 公司負(fù)責(zé)人聲稱，該超級(jí)電容器每公斤所存儲(chǔ)的能量可達(dá) 千瓦時(shí)，相比之下，每公斤 鋰電池 是 千瓦時(shí)，鉛酸電池只有 千瓦時(shí)，這就讓超級(jí)電容器有了可用在從電動(dòng)車、起搏器到現(xiàn)代化武器等多種領(lǐng)域的可能。電化學(xué)能量儲(chǔ)存可用于需要高能量密度的領(lǐng)域，例如：電機(jī)、數(shù)字通訊系統(tǒng)和為電腦提高脈沖能量等。 小功率電子設(shè)備的后備電源、替換電源或主電源 1. 后備電源。 3. 主電源。目前世界各國都在開發(fā)電動(dòng)汽車，主要傾向是開發(fā)混合電動(dòng)汽車（ HEV），用電池為電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行提供能量，而加速和爬坡時(shí)可以由超級(jí)電容器來補(bǔ)充能量。當(dāng)電梯上升時(shí)，能量緩沖器向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的直流母線供電，提供電機(jī)所需的峰值功率；在電梯減速下降過程中，吸收電機(jī)通過變頻器向直流母線回饋的能量。炭材料能在不同的溶液中 (從強(qiáng)酸到強(qiáng)堿 )保持化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定，并且能在較寬的溫度范圍下工作。眾所周知，微孔 (2 nm)在形成電化學(xué)雙電層的過程中起到很重要的吸附作用。近期的研究發(fā)現(xiàn)，在水相電 解液中，比表面積僅為 1300 m2． g1的炭材料其電容值可高達(dá) 175 F． g1。此研究結(jié)果清晰地證明了在離子尺寸和炭材料的孔徑之間必須找到一個(gè) 折衷點(diǎn) 。一般的，孔道越多，電導(dǎo)率就越低。它的誘人之處還在于其在燃料電池，分子篩，吸附，催化反應(yīng)，電化學(xué)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。然而在典型的微孔活性炭中，這一情況卻完全不同。直流控制負(fù)荷包括電氣和熱工系統(tǒng)的控制電路、信號(hào)回路、保護(hù)路、通信設(shè)備、自動(dòng)裝置、事故照明和某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，直流動(dòng)力負(fù)荷包括斷路器合閘的操作機(jī)構(gòu)，火電廠中的汽輪機(jī)潤滑油泵、發(fā)電機(jī)氫密封油泵及給水潤滑油的直流電動(dòng)機(jī)等，直流電源系統(tǒng)，作為變電站中不可或缺的二次設(shè)備，對(duì)發(fā)電廠變電站正常、安全運(yùn)行乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，都起著極為重要的作用。過充電會(huì)使電池冒液，在電池外表及連接片上產(chǎn)生墨綠色氧化物，腐蝕構(gòu)件，降低絕緣，使自放電增加。 超級(jí)電容器應(yīng)用于直流電源問題的 引出 我國 20 世紀(jì) 60～ 80 年代建設(shè)的 35kV 變電站及 10kV 開關(guān)站，絕大多數(shù)高壓開關(guān)（斷路器）操動(dòng)機(jī)構(gòu)是 CD－ X 型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。有些用戶不得不將其換成小容量的蓄電池組，其目的就是為了能保障分閘的能量。模擬當(dāng)電網(wǎng)失電后，由電容放電來維持直流母線電壓的試驗(yàn)。如果僅采用超級(jí)電容器儲(chǔ)能組成直流電源，雖滿足分合閘操作要求，但一些重要的變電站在電網(wǎng)停 電后需要 2～ 4小時(shí)的直流供給，超級(jí)電容器的能量密度比較低，無法保證長時(shí)間的持續(xù)供電。 2. 對(duì)現(xiàn)如今直流電源的問題做出了分析，從而以超級(jí)電容器彌補(bǔ)它的缺點(diǎn)。生我者父母。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。謝謝你們，我的父親母親！ 在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。通過超級(jí)電容器，其功率密度大，充放電效率高，循環(huán)壽命長，非常適應(yīng)于大功率充放電 和循環(huán)充放電的場(chǎng)合。二者結(jié)合起來，無疑會(huì)大大提高儲(chǔ)能裝置的性能。這種超級(jí)電容器直流電源由于沒有蓄電池，不需要復(fù)雜的充電電路，真正實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)，大大降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在一些重要變、配電站 (如 110kV 及以上級(jí)別的變電站 )這是必要的功能，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 15 然而有些不重要的末端站及用戶站，實(shí)際上并不需要停電后長時(shí)間的直流供給。由于這些問題的存在，如果發(fā)生站內(nèi)短路事故，所用變電壓將迅速降低，此時(shí)若蓄電池組不能提供 足夠的能量跳開斷路器，將發(fā)生越級(jí)跳閘事故；如果當(dāng)交流供電電源停電或直流穩(wěn)壓器有故障時(shí)，又不能提供足夠的合閘能量。 2. 密封鉛酸蓄電池直流電源 由于鎘鎳蓄電池維護(hù)量大，一種免維護(hù)密封鉛酸蓄電池 (簡稱閥控蓄電池或 VRLA電池 )開始得到廣泛應(yīng)用。在使用中用同一個(gè)充電電源，向同一負(fù)荷放電，久而久之由于個(gè)別電池的特性差別越來越大，而影響整個(gè)裝置性能。