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超級電容器——風機變槳系統的更優選擇

2015-07-28 21:46:25 未知

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風機用電動變槳系統有兩種儲能系統：一種采用超級電容器，另一種采用電池。電池對許多應用而言是一種有效的儲能裝置，變槳系統起初也廣泛采用電池做為儲能裝置。但在超級電容器出現并開始應用到風機變槳后，它獨到的優勢便體現得淋漓盡致。

變槳系統可不斷調節槳葉間距，使其符合風機工作原理。這不僅能確保風機保持恒定功率輸出，避免因機械壓力過大而導致槳葉斷裂，同時也能減小渦輪結構的機械壓力，從而延長其使用壽命。

眾所周知，在風機運行過程中，如果電網出現故障，風機需要啟動緊急備用系統。備用系統是一種儲能系統，它可提供足夠電能，讓風機槳葉恢復到空檔位置，實現安全停機的，避免風機因風力過大或不均勻而嚴重受損甚至徹底報廢。

風機變槳系統采用超級電容器作為儲能系統相對于電池而言有五大優勢：
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發生故障情況下以迅速恢復到空檔位置。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的前期投入成本跟電池系統一樣，但采用電池的電動變槳系統（不含儲能裝置）需要更復雜的充電和監控系統，這就導致其成本更高。采用超級電容器的系統需要的組件數量較少，機械安裝和減振等機制也比電池系統更簡單。

3. 使用壽命長，老化周期可預測

超級電容器在正常工作條件下平均壽命為12年，這主要歸功于兩點：，一是超級電容器能在–40℃到65℃的廣泛溫度范圍內工作；二是能可靠運行50萬到100萬次循環充放電。很多情況下超級電容器的效率能達到97%乃至更高。與超級電容器不同，電池的工作溫度范圍窄，惡劣的環境條件和連續充放電會讓電池遭受重創，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，因此采用電池系統的設計成本必然會更高。超級電容器則不需要這種額外的高維護成本。

5. 重量輕

電池儲能系統通常不得不采用超大型設計以滿足峰值電力要求-- 即便峰值需求只有短短幾秒鐘。因此，采用電池的系統相對來說更龐大、更笨重。超級電容器則要明顯輕得多，因為超級電容器本身能瞬間釋放大功率，完全可滿足峰值電力需求，因此不需要采用超大型設計。
為了更好地說明問題，我們不妨設想這樣一個情景：要派維修人員去一個孤立的海上風電場進行電池維護可是非常困難的，而超級電容器在這種情況下的優勢就很明顯了，如果該海上風電場從一開始就采用超級電容器的話，那么將節省大量時間和資金。從長期看，電池會產生高昂的維護和更換成本，超級電容器則可避免這種成本支出。

綜上所述，風機變槳系統采用超級電容器作為儲能設備可以節省大量人力物力財力，性價比高，值得一用！