智能电网中超级电容器的应用分析

鲁世民

摘 要：随着二十一世纪社会经济发展速度的加快，人们对于生活质量的要求越来越高，这也就使得能源消耗速度有所提高，能源产业也面临着十分严峻的挑战，智能电网作为电网建设的重要组成部分，若将超级电容器应用在智能电网之中，那么不仅能够提高电力供应的质量，更能减少智能电网本身的缺陷，本文就智能电网中超级电容器的应用进行分析，并提出科学、合理的建议。

关键词：智能电网；超级电容器；应用

中图分类号： TM3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-191-2

0 引言

近年来，人们对于能源的需求量越来越高，使得能源产业之间的竞争也异常激烈，智能电网作为现代化输电与配电的总称，其能够有效节省能源，在智能电网的建设过程中，新能源技术将重新来定义人们的生活。若将电网技术与通讯手段进行连接，那么就能很好地保障基础电网的储能技术，而超级电容器是十分重要的储能设备，对于智能电网的长远发展有着重要的意义。

1 智能电网的主要特点

智能电网的建设是为了更好地实现以下几个目标：分布式能源的利用、电力供应商间的良性竞争、电网自动化监测系统的完善、电力供应质量的加强、电力用户间的互动、节省能源，其中节省能源为主要目的。今后的智能电网其会由自动化输电系统与配电系统来构成，其运作方式也会更加协调、可靠，并且其有着以下几个特点：快速满足电力市场供应需求、安全灵活应用现代通信技术、提供安全可靠电力服务、快速诊断与消除故障等功能。将智能电网与以往的用电、配电模式相比较，智能电网主要是依靠现代信息与通信技术来实现电网的自动化和智能化，通过低碳、绿色的相关概念来减少电力能源的消耗，这样就能更好地满足电力市场可持续发展的目标。智能电网的技术关键在于电网运行管理、分布式能源、用户管理几个方面，分布式能源是由储能技术与分布式发电组成的，将超级电容器作为储能技术的主要系统，有利于提高智能电网的电力供应质量。

2 超级电容器的分类

2.1 双电层电容器

双电层电容器是指利用电极与电解质间所形成的界面双层来完成能量存储的元器件，详见图1，一旦电极与电解液之间进行接触，那么就能根据分子间力、原子间力之间的作用，来使固液界面具有更加稳定的双层电荷，以此被称为界面双层。双电层电容器主要使用的电极材料有以下几种：多孔碳材料（见图2）、有活性炭、碳纳米管等，因双电层电容器容量大小与电极材料之间的孔隙率有着直接的联系，所以孔隙率越高，那么电极材料的表面积就会越大，自然双电层电容量也就越大，但这也不意味着所有的孔隙率高，电容器容量都会增大。将电极材料的孔径大小保持在50nm以下，就能够很好地提高孔隙率的表面积。

2.2 赝电容器

赝电容器又被称为法拉第准电容，其是基于电极材料表面与体相间的二维空间之上，使电活性物质出现欠电位沉积，而发生的还原反应、化学吸附，最终产生电极相关的电容。因所有的反应在体相之间进行，所以才使得体系需要

实现的最大电容值更大，而对于氧化还原型电容器来说，在相同体积下的赝电容器容量是双电层电容器容量的近100倍。

3 智能电网中超级电容器的应用途径

3.1 短时供电

微电网有两种较为特殊的运行模式，一种是在正常情况下，微电网与常规配电网之间进行并网运行，故而被称为并网运行模式，另一种是在检测电网出现故障或无法满足其相关要求时，微电网及时断开自身而进行独立运行，故被称为孤网运行模式。微电网需要在常规配电网中吸收一些功率，所以微电网运行模式转变时，就会出现功率缺乏的现象，安全、可靠的储能设备安装有利于两种模式之间的平稳转换。

3.2 缓冲装置

微电网规模很小，其系统惯性也小，所以使得网络与负荷经常发生一些波动，这些波动会对微电网的运行产生较大的影响，通常工作人员会将微电网中的高效发电机额定容量进行固定，但微电网的负荷却会因为天气等客观因素而产生变化，这就意味着若想满足峰值负荷供电，那么就必须选择燃油或燃气来进行调整，但因为这一类能源的运行费用较为高昂，故而只能作罢。将超级电容器用于此系统之中，其能在负荷期间主动调整微电网的功率需求，因超级电容器的密度较大，所以更加适合负荷最高峰的选择。

3.3 改善质量

超级电容器储能系统有利于改善微电网的电能质量，其可以利用逆变器的控制单元，来对用户和网络进行超级电容器储能系统的调节，这样一来就能实现提高电能质量的目的。超级电容器具有吸收快、功率电能放大快的特点，若将其用于微电网电能质量装置的调节过程中，有利于解决一系列系统暂态问题，如瞬时停电、电压骤降等问题，能夠利用超级电容器来为其提供功率之间的缓冲，自然也就能够吸收和释放电能，以达到电网电压波动的稳定性。

3.4 优化运行

绿色能源是指风能、太阳能，其没有均匀性，会在电能输出方面产生较大的变化，根据这一特性就需要使用缓冲器来进行能量的存储。因这一类能源所产生的电能输出是无法满足微电网符合高峰电能需求的，所以更加需要为储能装置在短时间内提供更加充足的电能，一直到发电量开始增加，那么才能够逐步减少电量的需求量。例如，太阳能发电的夜晚，风力发电的无风等情况下，都需要利用储能系统来解决这些问题，来完成电能需求的过渡阶段。

4 结语

综上所述，本文就智能电网中超级电容器的应用进行了详细地分析，得知能源生产过程需要稳定地发展，而不是不断变化的过程，若将储能装置更好地应用在能源生产过程中，不仅能够高效、可靠的将能量存储在储能装置之中，更能在最短时间内为其提供相应的能源。总之，超级电容器具有寿命长、无污染等优点，将其应用于智能电网中有利于电力企业的长远发展。

参 考 文 献

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