智能配电网超级电容技术分析.docx

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1、超级电容在智能配电网的应用：随着用电环节的加大，用电保障要求的提高，电网运行水平随之需要提高，智能电网的进一步实施和发展，对故障的实时性响应要求提高，排除故障的及时性也需要电网运行人员随时保障,因此在掉电之后备用电源的实际支持时间无需过长，在结合来电之后短时快速充电响应特性，采用超级电容作为电源的前提已经完全具备。同时，由于控制设备数量庞大，传统的电池电源方案无法做到完全免维护（包括采用电池监控也难以做到），同时可靠性也不够，电网运行人员难以兼顾庞大数量的设备，保证设备的稳定性可靠性显得至关重要。采用完全免维护控制电源是保证电网稳定运行的必然！超级电容是什么：超级电容器（法拉电容、黄金电容）是

2、利用电子导体活性炭与离子导体有机或无机电解液之间形成感应双电荷层原理制成的电容器。超级电容器电荷距离远比传统电容器介质材料所能实现的距离更小，活性炭电极表面积成数量级的增大，使得超级电容器较传统电容器而言有超级大的静电容量，这也是其“超级”所在。伪电容型超级电容？采用电化学储能而外特性曲线像电容的一类化学储能器件。应用概述：1正常供电：当线路有电时，电源模块为DTFT1T提供工作电源，超级电容器提供给开关设备的电动分合闸机构进行操作。2 .备用电源：当线路失电时，超级电容器作为能源端通过电源模块为DTFT1T提供后备电源，同时驱动开关进行分合闸操作。3 .使用范围：HCCCaP超级电容电源系统

3、适用于配网领域各环网柜、开闭站、变电站、柱上单元等场合的掉电保护，提供给开关柜、智能单元和通信等系统和设备使用。超级电容直流电源特点1针对智能终端和各类高压开关开发的超级电容和电源模块；2.完全免维护，超级电容与电源模块均无需维护；3,性能可靠，内含保护电路，电源模块组合方便；4 .温度特性好，特别是低温特性优异，在-40b+70C。仍正常工作；5 .输出电流能力强，保证分合闸的可靠性；6 .定制方便，模块化设计，可根据客户需要调整；7 .超长使用寿命，高达10年；8 .绿色能源，无污染，不含有害金属成分；9 .在国网内已大量使用实际时间超过10年以上。室内/时间长/负我大超级电容与蓄电池特性

4、对比超级电容蓄电池寿命（循环/时间）100万次以上/10年500次/2年维护性彻底免维护定期活化可靠性高可靠不稳定工作温度-40oC-+70oC-20cC-50cC过放电特性无影响有影响环保特性环保重金属终端适用性户外/时间短/负载低A蓄电池的使用寿命1 通蓄电池使用时间在23年2 配电网末谶控制环行数量庞大，维护环可难以完全做到位3 难以保证每个单节在使用周期中的绝对一致性，导致单元提早失效带来其他串联体的”连续恶化，整组性能衰减加快4 对高低温敏感，使得蓄与池可能在早期开始出现衰减A超级电容的使用寿金1 物理储能使得超级电容单体具有超长的使用寿命2 规避单支差异帚来的加速失效问题，保漳整组

5、寿命蓄电池的维护性1 蓄电池往往需要定期活化维护2 免维护蓄电池不是真的“免维护”3 长期处于完全浮充帝来的性能衰减4 处于定期维护状态时的运营安全性5 庞大的终端数量带来的高运维成本超级电容的维护性1超级电容，是完全免维护的器件，无需定期充放电维护可以长期处于工作电压状态或电压空置/半空置状态，超级电容工作区间可在OV到额2定电压之间3不存在过放电的问题，对性能没有过多影响C蓄电池的可靠性1 蓄电池状态不易判断2 蓄电池平时处于浮充状态，即使内部极板发生劣化，其端电压可能仍然与新电池处于相似的状态3 难以早期预警和更换处理，而一旦需要较大的电流放电或更深度的放电，其端电压即发生很大跌落，不能

6、释放出大量电能，提供不了足够能量供直流环节使用4 低温进一步加剧膨响电流输出能力5 特别是分合闸等重要功能不能可靠稳定动作C超级电容的可靠性超级电容的电压直接反映其内部的蓄电情况，便于监测，通过检测电压或阻抗就可以反映其状态情况，从而使得直流环节使用与分合闸更为可靠稳定2 超长使用寿命与免维护特性决定了其高可靠性D蓄电池的温度特性I低温下电池的特性会迅速衰减，普通铅酸蓄电池在0以下充放电已变得困难，在-2(TC以下性能急剧衰减蓄电池保温会极大的加大运行成本，特别是在配网末端控制环节，数量大，环境相对2恶劣，冬季运行存在极大的隐患3 锂离子电池低温充电的安全性存在较大隐患D超级电容的温度特性超级

7、电容的高低温特性非常好，特别是低温特性好，在-40仍能够正常工作，无需其他保温措施即可正常工作，与蓄电池比较，真正做到了行能减碳HCeCaP超级电容在-40C仍然具有90%以上的能量，保证电网冬季的稳定可靠运行E蓄电池的环保特性通常使用的电池均存在比较大的污染，大量的使用还帚来收集和处理的漏洞极大墙加，尽量少的使用是发展的必然另外酸的泄秀几乎是其难以完全克服的问思，在长期使用、套封柜内和数量庞大几个电网末端应用条件下，酸雾和泄露导致柜体损坏定封和对电子元件造成损坏（柜体破损之后还会带来外界环境对电子元件的加速损坏），使得设备可靠性降低，设备更涣成本增加，除维护电池本身之外对设备的人工维护成本也

8、更是极大增加E超级电容的环保特性作为完全绿色能源的超级电容，电极由作为吸附剂的与人体有机相容性的活性炭作为材料，具有无污染，不含任何有害金属成分的特点，是下一代能源主力军2 由于其特性要求器件的完全密封，在设计上采用了完全密封的结构3 具电解液为中性电解质，就算发生机械破损之后的泄零也不会过大影响柜内设备蓄电池的充放电特性1电池过放将导致电池出现失效性损坏，同时在电池电量不足的情况下亏空电池短时充电难以补充足够能量达到真正常工作状态，系统投入的及时性得不到2保灌F超级电容的充放电特性1 超级电容即使亏电，一旦有能源补充，依然还可以正常充放电，丝毫不影响其特性2 超级电容补充电能快速高效，补充能

9、量少，短时就可以立即投入工作超级电容方案设计的基本原则：超级电容直供，电压上限与电压下限；弄清负载特性：平均负荷、最大负荷通过DC/DC转换；电容容量冗余设计；电容容差能力强，正偏差；电容平衡可靠性设计，简单、皮实、可靠。实际方案计算例举（仅供参考）1馈线终端三遥FTU,核心单元平均功耗通常10W,通信采用无线通信模块，保持在线平均3W,断路器满足分闸要求，平时采用220V交流供电，直流电源要求24Vt备用时间15min2 .采用电容模组：48F/27V3 .电源模块，输入交流220V,双路输出直流24V,一路直供负载,一路向电容组充电，支持来电立即分合闸功能4 .停电备用，由电容直接输出支持

10、负载，取能范围27V16V,可支持15min以上注：仅供参考，可根据客户应用需求定制开发！合众汇能智能电网超级电容模组型号更多规格型号敬请直接联系合众汇能电压容量范围27V系列2.5F-54F29.7V系列20F-320F30V系列10F-636F54V系列3F-47F48V系列165F-200F60V系列2.5F200F电力相关应用：1 .DT/FT1T供电与掉电保护电源2 .环网柜/开关站/变电站操作电源与掉电保护电源3 .柱上开关操作电源与掉电保护电源4 .通讯模块光端机/载波机/无线模块供电与掉电电源5 .故障指示器GPRS/GSM发射电源6 .负荷监控电能表/电能表集中器/三相电能表掉电通讯电源7 .微网/分布式电网储能8 .电能质量调整/DVR功率补偿电源