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6 实例对比
超级电容作为储能系统,适用于不同的工况需求,实例对比中将SC系统和SCEC系统分别安装于STATCOM的直流端作为其直流电容。实例中STATCOM的直流端电压为500 V,额定工况下,即STATCOM输出额定无功时,直流端电流有效值为835 A。为满足工况需求,单纯SC储能系统采用200个BCAP3000串联为1串,共4串并联组成,而SCEC系统则由1串BCAP3000和28个并联的500 V、8 400 µF电解电容并联组成。STATCOM处于额定工况下,SC和SCEC储能系统各项参数对比如表4所示。
表4所示结果表明,在满足相同工况的要求下,SCEC储能系统效率提升了29.3%,体积减少了63.2%,成本减少了61.5%。比较体积功率密度和质量功率密度可见,SCEC系统分别是SC系统的2.72倍和2.75倍。从体积能量密度和质量能量密度方面来比较,SCEC系统由于EC能量存储有限,约为SC系统的70%左右。
表4 SC和SCEC储能系统对比
Tab. 4 SC and SCEC energy storage system compare
7 结论
超级电容由于其极大的电容值和类似传统电容的放电特性,特别适用于高功率脉冲型工况。然而,当超级电容的放电电流接近最大峰值电流时,其输出效率会急剧减小,甚至低于55%。SCEC并联储能系统在单纯SC储能系统的基础上,将能量传输效率提高超过10%。同时,在功率、能量密度特性上弥补了两者之间空白。结合数学模型,通过仿真和实验验证了可以通过以下几种方式来提高SCEC系统的效率:减小放电电流、减少放电时间、减小超级电容器和电解电容器的内阻、增加初始放电电压以及减小电容比。实例对比中,在相同工况需求下,SCEC系统在效率、体积、成本等方面均有明显的优势。
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