智能微电网中的超级电容技术.doc

智能微电网中的超级电容技术
尹馨
吉林省电力勘测设计院
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摘    要:
当前在经济发展过程中仍然对传统的电网进行使用, 但是由于其本身存在的一些问题, 已经不适应社会发展的潮流, 这为微电网的产生提供了有利的条件。所以文章主要是对超级电容器的定义、类型、组成方式以及其在智能微电网中的应用进行了具体的研究和阐述。
关键词:
智能微电网; 超级电容器; 组成方式;
前言
随着社会的不断发展, 逐渐用更高的标准要求能源和电力供应的质量和可靠性, 在传统大电网的供电方式使用中, 一些问题和缺陷是无法避免的, 在这样的背景下无法使这种需求得以满足, 在这样的条件下产生了微电网, 其不但可以将能耗降低, 同时可以将系统的安全性和灵活性提升, 所以微电网具有广阔的发展前景[1]。新型的储能器件之一就是超级电容器, 其具有非常大的优势和发展空间, 所以当前在微电网能量储存的相关工作中, 超级电容器使用广泛。
1 超级电容器的定义
当前一种新型储能元件主要就是超级电容器, 其介于传统的电容器和充电电池之间, 几百万甚至上万法是其容量, 而电池的功率仅仅是超级电容器的十分之一, 其特点也非常多, 如较广的工作温度范围、较长的循环寿命和环保等。双电层是超级电容器储能系统的基本结构, 活性炭电极和电解质之间是空间分布式结构[2]。
超级电容器储能系统储存能量的方式主要是通过多组超级电容器利用电能场的形式储存能量, 这样可以在缺少能量时, 利用控制单元释放已经存储起来的能量, 对补偿系统需要的有功和无功迅速的补充, 从而使平衡和稳定控制电能的目标得以实现。在分布式发电的应用过程中可以充分体现出超级电容器本身的优点, 这是其他储能方式无法比拟的。
2 超级电容器的类型
双电层电容器
电极和电解质共同形成的界面双层是双电容器进行能量储存工作的重要基础和前提, 由于库仑力和原子间力的作用, 当电极接触到电解液时, 固液界之间会出现界面双层, 界面双层是稳定的且具有相反的符号。多孔碳材料是其主要的电极材料, 如活性炭和碳纳米管等都包括其中。电极材料的孔隙率对双层电容器容量的大小产生影响, 即具有越高的孔隙率, 则电极材料具有越大的比表面积, 就会产生越大的双电层电容。但是2-50nm是电极材料孔径的大小, 要想将材料的有效比面积不断提升只能通过提高孔隙率的方式来实现, 从而可以将双电层电容量进一步提升。
赝电容器
在电极材料表面或体相的二维空间上使用赝电容器, 高度可逆的化学吸附和还原反应等是在电活性物质的欠电位沉积的作用下发生的, 从而使与电极充电电位有关的电容得以产生[4]。由于在体相中发生整个反应, 所以这种体系具有最大的电容值, 如吸附型准电容为2m F/cm。氧化还原型电容器具有最大的容量值, 一般2m F/cm被认为是碳材料的比容, 所以如果具有相同的体积或重量, 双电层电容器的容量远远低于赝电容器的容量, 甚至只有后者的百分之一。其中Mn O2、H3PMo12O40和Ru O2等这些过渡金属氧化物是金属氧化物超级电容器主要使用的电极材料。Ru O2是超级电容器电极材