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2超级电容器运行及控制原理
2.1超级电容器储能系统的结构
超级电容器储能系统的基本结构如图1所示。超级电容器多为双电层结构,其活性炭电极和电解质之间是空间分布式结构,可用多个电容器的串并联描述超级电容器的特性。
在超级电容器组充放电过程中,端电压范围变化大,通常必须采用DC/DC变换器作为接口电路来调节超级电容器的储能和释能。DC/AC变换器可采用双向DC/AC逆变器,或者采用AC/DC整流器及DC/AC逆变器。超级电容器储能系统并联在微电网中母线或者馈线上。
超级电容器储能系统利用多组超级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。超级电容器本身的优点使得它在应用于分布式发电时,在与其它储能方式的互相竞争中胜出。
2.2超级电容器在微电网中的运行
图2是微电网的一种典型的结构图。由图2可以看出,微电网由微电源、负荷、储能以及能量管理器等组成。储能在微电网中发生作用的形式有:接在微电源的直流母线上、包含重要负荷的馈线上或者微电网的交流母线上。其中,前两种可称为分布式储能,最后一种叫做中央储能。
当并网运行时,微电网内的功率波动由大电网进行平衡,此时储能处于充电备用状态。当微电网由并网运行切换到孤网运行时,中央储能立即启动,弥补功率缺额。微电网孤网运行时负荷的波动或者微电源的波动则可以由中央储能或者分布式储能平衡。其中,微电源的功率波动有2种平衡方式,即将分布式储能和需要储能的微电源并联接在某馈线上,或者将储能直接接入该微电源的直流母线上。
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