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《超級電容直流儲能系統(tǒng)方案.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、.第一章前言1.1課題背景1.1.1超級電容直流儲能系統(tǒng)的發(fā)展概況由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的燃機尾氣排放對環(huán)境的污染越來越嚴重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代燃機的新型能源裝置。已經(jīng)進行混合動力、燃料電池、化學電池產(chǎn)品及應用的研究開發(fā)，取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學電池污染環(huán)境、系統(tǒng)復雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。而超級電容器以其優(yōu)異的特性揚長避短，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學電池用于車輛的牽引電源和啟動能源，并且具有比傳統(tǒng)的化學電池更加廣泛的用途。正因為如此，世界各國
2、（特別是西方發(fā)達國家）都不遺余力地對超級電容器進行研究與開發(fā)。其中美國、日本和俄羅斯等國家不僅在研發(fā)生產(chǎn)上走在前面，而且還建立了專門地國家管理（如：美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國家發(fā)展計劃，由國家投入巨資和人力，積極推進。就超級電容器技術水平而言，目前俄羅斯走在世界前面，其產(chǎn)品已經(jīng)進行商業(yè)化生產(chǎn)和應用，并被第17屆國際電動車年會（EVS—17）評為最先進產(chǎn)品，日本、德國、英國、法國、澳大利亞等國家也在急起直追，目前各國推廣應用超級電容器的領域已相當廣泛。在我國推廣使用超級電容器，能夠減少石油消耗，減輕對石油進
3、口的依賴，有利于國家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題；有利于解決戰(zhàn)車的低溫啟動問題。目前，國主要有10余家企業(yè)在進行超級電容器的研發(fā)。1.2超級電容在國外相關技術發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外超級電容的生產(chǎn)及發(fā)展狀況目前,在超級電容產(chǎn)業(yè)化方面，美國、日本、俄羅斯處于領先地位，幾乎占據(jù)了整個超級電容市場。這些國家的超級電容產(chǎn)品在功率、容量、價格等方面各有自己的特點與優(yōu)勢。1.2.2國超級電容的研究現(xiàn)狀1.2.3超級電容的應用研究現(xiàn)狀1.2.3.1超級電容做混合型電動機車的啟動或加速用輔助電源目前，大部分燃機車、混合動力汽車、電動汽
4、車、車輛低溫啟動、軌道車輛能量回收、航天航空、電動叉車、起重機1.2.3.2超級電容是方便可靠的儲能設備超級電容放電速度快、體積小、重量輕，可以為眾多電子產(chǎn)品和存儲器提供電源或后備電源，同時又可以提供大功率的脈沖電流，可以滿足通訊設備對電源的要求。手電筒、直流屏儲能系統(tǒng)、應急照明燈儲能系統(tǒng)1.2.3.3超級電容在電力系統(tǒng)中的應用超級電容在電力系統(tǒng)中的應用主要有以下兩個方面：(1)提高供電質(zhì)量在電力變配電所系統(tǒng)中，變配電設備主要是由直流電源裝置直流屏來提供直流電源的。(2)UPS系統(tǒng)和應急電源為了解決工廠車間因為停電而帶來的經(jīng)濟損失，通常的
5、儲能設備是用UPS系統(tǒng)。1.3.3.4超級電容在軍用領域有重要用途衛(wèi)星等空間飛行器的電源大多是:(1)調(diào)節(jié)飛行器配電系統(tǒng)的電壓....電動飛行器配電系統(tǒng)直流線電壓是270V，它是由一個400Hz的交流電整流得到的，美國軍用標準規(guī)定電壓波動圍是250V－280V。(2)提供軍用重型車的動力美國軍方對超級電容用于重型卡車、裝甲運兵車以及坦克很感興趣[1]。(3)提供激光設備的電源激光探測器和激光武器需要大功率脈沖電源，超級電容1.3.4超級電容在應用中需要解決的問題(1)超級電容放電時端電壓的衰減問題當超級電容作為直流電源輸出給負載時，由于電
6、容的電荷減少，所以其電壓也在下降。……(2)超級電容器串并聯(lián)模組的體積優(yōu)化組合單體超級電容的耐壓比較小，在高壓應用中需要許多電容的串聯(lián)，但是多個電容串聯(lián)的同時等效串聯(lián)阻也要增大，所以……(3)超級電容串聯(lián)均壓和過壓保護問題由于單體電容器的容量有差異，所以串聯(lián)使用時電壓分配不平衡。解決這個問題最簡單的方法是……(4)與蓄電池組合使用的計算方法一般來說……超級電容實際電參數(shù)模型的建立第二章：超級電器2.1超級電容器原理：又叫雙電層電容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、電化學電容器(Electrochemcia
7、lCapacitor,EC),黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學元件，但在其儲能的過程并不發(fā)生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個無反應活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負離子，負極板吸引正離子，實際上形成兩個容性存儲層，被分離開的正離子在負極板附近，負離子在正極板附近。 超級電容器是建立在德國物理學家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎上的一種全新的電容器。眾所周知，插入電解質(zhì)溶液中的金屬電極表面與液面兩側(cè)會出現(xiàn)符號相反
8、的過剩電荷，從而使相間產(chǎn)生電位差。那么，如果在電解液中同時插入兩個電極，并在其間施加一個小于電解質(zhì)溶液分解電壓的電壓，這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動，并分別在兩上電極的
