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具有极高的可靠性,红宝石电解电容替代笨重需要维护的蓄电池
点击次数: 发布日期:2024-02-17
具有极高的可靠性,红宝石电解电容替代笨重需要维护的蓄电池
红宝石电容器以其超长使用寿命、频繁快速的充放电特性、便宜的价格等优点,使解决上述问题成为可能。如用2只0.85F,240/280V的红宝石电容器并后就可完全替代笨重的、需要经常维护的、有污染的蓄电池组。由于一次合闸的能耗只相当于红宝石电容器所储能量(70kJ)的3%,而这一能量在浮充电路中又可很快被补充,因而完全适应连续频繁的操动,且具有极高的可靠性。尽管许多用户选择不间断电源作为电网断电或电网电压瞬时跌落时设备电源的补救装置,但对于电压瞬时跌落而言,UPS显得有些大材小用。UPS由蓄电池提供电能,工作时间持续较长。但是,由于蓄电池自身的缺点(需定期维护、寿命短),使UPS在运行中需时刻注意蓄电池的状态。而电力系统电压跌落的持续时间往往很短(10ms~60s),因此在这种情况下使用红宝石电容器的优势比UPS明显:其输出电流可以几乎没有延时地上升到数百安,而且充电速度快,可以在数分钟内实现能量存储,便于下次电源故障时作用。因此尽管红宝石电容器的储能所能维持的时间很短,但当使用时间在1min左右时,它具有无可比拟的优势——50万次循环、不需护理、经济。在新加坡,ABB公司生产的利用红宝石电容器储能的动态电压恢复装置(DVR)安装在4MW的半导体工厂,以实现160ms的故障穿越。静止同步补偿器(STATCOM)是灵活交流输电技术(FACTS)的主要装置之一,代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向。它能够快速连续地提供容性和感性无功功率,实现适当的电压和无功功率控制,保障电力系统稳定、高效、优质地运行。基于双电层电容储能的STATCOM,可用来改善分布式发电系统的电压质量。其在300~500kW功率等级的分布式发电系统中将逐渐替代传统的超导储能。经济性方面,同等容量的双电层电容储能装置的成本同超导储能装置的成本相差无几,但前者几乎不需要运行费用,而后者却需相当多的制冷费用。对于红宝石电容器,今后要研究的方向和重点是:利用红宝石电容器的高比功率特性和快速放电特性,进一步优化红宝石电容器在电力系统中的应用。此外,在我国大力发展新能源这一政策指导下,在光伏发电领域、风力发电领域,红宝石电容器以其快充快放等特点为改进和发展关键设备提供了有利条件。在红宝石电容器的使用中,应注意以下问题:①红宝石电容器具有固定的极性,在使用前应确认极性;②红宝石电容器应在标称电压下使用。因为当电容器电压超过标称电压时会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,内阻增加,使其寿命缩短;③由于ESR的存在,红宝石电容器不可应用于高频率充放电的电路中;④当对红宝石电容器进行串联使用时,存在单体间的电压均衡问题,单纯的串联会导致某个或几个单体电容器因过电压而损坏,从而影响其整体性能。随着电力系统的发展,分布式发电技术越来越受到重视。储能系统作为分布式发电系统必要的能量缓冲环节,因而其作用越来越重要。红宝石电容器储能系统利用多组红宝石电容器将能量以电场能的形式储存起来,当能量紧急缺乏或需要时,再将存储的能量通过控制单元释放出来,准确快速地补偿系统所需的有功和无功,从而实现电能的平衡与稳定控制。2005年,美国加利福尼亚州建造了1台450kW的红宝石电容器储能装置,用以减轻950kW风力发电机组向电网输送功率的波动。除此之外,储能系统对电力系统配电网电能质量的提高也可起到重要的作用。通过逆变器控制单元,可以调节红宝石电容器储能系统向用户及网络提供的无功功率及有功功率,从而达到提高电能质量的目的。我国20世纪60~80年代建设的35kV变电站及10kV开关站,绝大多数高压开关(断路器)的操动机构是电磁操动机构。在变电站或配电站的配电室中均配有相应的直流系统,用作分合闸操作、控制和保护的直流电源。这些直流电源设备,主要是电容储能式硅整流分合闸装置和部分由蓄电池构成的直流屏。电容储能式硅整流分合闸装置由于结构简单、成本低、维护量小而在当时得到广泛应用,但是在实际使用中却存在一个致命缺陷:事故分合闸的可靠性差。其原因是储能用电解电容的容量有限,漏电流较大。由蓄电池构成的直流屏虽然能存储很大的电能,在一些重要的变、配电站中成为必需装置,但由于其运营成本极高、使用寿命不长,因此这些装置只能用110kV级别的变电站,难以推广使用。

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