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超級電容器——風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)的更優(yōu)選擇

2015-07-28 21:46:25 未知

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風(fēng)機(jī)用電動變槳系統(tǒng)有兩種儲能系統(tǒng)：一種采用超級電容器，另一種采用電池。電池對許多應(yīng)用而言是一種有效的儲能裝置，變槳系統(tǒng)起初也廣泛采用電池做為儲能裝置。但在超級電容器出現(xiàn)并開始應(yīng)用到風(fēng)機(jī)變槳后，它獨(dú)到的優(yōu)勢便體現(xiàn)得淋漓盡致。

變槳系統(tǒng)可不斷調(diào)節(jié)槳葉間距，使其符合風(fēng)機(jī)工作原理。這不僅能確保風(fēng)機(jī)保持恒定功率輸出，避免因機(jī)械壓力過大而導(dǎo)致槳葉斷裂，同時(shí)也能減小渦輪結(jié)構(gòu)的機(jī)械壓力，從而延長其使用壽命。

眾所周知，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，風(fēng)機(jī)需要啟動緊急備用系統(tǒng)。備用系統(tǒng)是一種儲能系統(tǒng)，它可提供足夠電能，讓風(fēng)機(jī)槳葉恢復(fù)到空檔位置，實(shí)現(xiàn)安全停機(jī)的，避免風(fēng)機(jī)因風(fēng)力過大或不均勻而嚴(yán)重受損甚至徹底報(bào)廢。

風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)采用超級電容器作為儲能系統(tǒng)相對于電池而言有五大優(yōu)勢：
高功率密度 = 瞬間釋放大功率
與電池不同，超級電容器能瞬間釋放大功率，從而確保槳葉在電網(wǎng)發(fā)生故障情況下以迅速恢復(fù)到空檔位置。鑒于超級電容器充電速度比電池快很多，在電力需求和供電能力短期不匹配的情況下，超級電容器也能提供高可靠性。

2. 降低總購置成本

采用超級電容器的電動變槳系統(tǒng)的前期投入成本跟電池系統(tǒng)一樣，但采用電池的電動變槳系統(tǒng)（不含儲能裝置）需要更復(fù)雜的充電和監(jiān)控系統(tǒng)，這就導(dǎo)致其成本更高。采用超級電容器的系統(tǒng)需要的組件數(shù)量較少，機(jī)械安裝和減振等機(jī)制也比電池系統(tǒng)更簡單。

3. 使用壽命長，老化周期可預(yù)測

超級電容器在正常工作條件下平均壽命為12年，這主要?dú)w功于兩點(diǎn)：，一是超級電容器能在–40℃到65℃的廣泛溫度范圍內(nèi)工作；二是能可靠運(yùn)行50萬到100萬次循環(huán)充放電。很多情況下超級電容器的效率能達(dá)到97%乃至更高。與超級電容器不同，電池的工作溫度范圍窄，惡劣的環(huán)境條件和連續(xù)充放電會讓電池遭受重創(chuàng)，每兩到四年就需要更換電池。

4. 沒有加熱制冷成本

如前所述，電池容易受極端溫度的影響，超級電容器則無妨。電池需要加熱制冷系統(tǒng)，因此采用電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本必然會更高。超級電容器則不需要這種額外的高維護(hù)成本。

5. 重量輕

電池儲能系統(tǒng)通常不得不采用超大型設(shè)計(jì)以滿足峰值電力要求-- 即便峰值需求只有短短幾秒鐘。因此，采用電池的系統(tǒng)相對來說更龐大、更笨重。超級電容器則要明顯輕得多，因?yàn)槌夒娙萜鞅旧砟芩查g釋放大功率，完全可滿足峰值電力需求，因此不需要采用超大型設(shè)計(jì)。
為了更好地說明問題，我們不妨設(shè)想這樣一個(gè)情景：要派維修人員去一個(gè)孤立的海上風(fēng)電場進(jìn)行電池維護(hù)可是非常困難的，而超級電容器在這種情況下的優(yōu)勢就很明顯了，如果該海上風(fēng)電場從一開始就采用超級電容器的話，那么將節(jié)省大量時(shí)間和資金。從長期看，電池會產(chǎn)生高昂的維護(hù)和更換成本，超級電容器則可避免這種成本支出。

綜上所述，風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)采用超級電容器作為儲能設(shè)備可以節(jié)省大量人力物力財(cái)力，性價(jià)比高，值得一用！