瑞典LEADER蓄電池CT65-12輸變電站

在1908年至1910年間，列寧到高爾基所在的意大利卡普里島公寓所做客

LEADER蓄電池特點

安全性能好
》貧液式設計，電池內的電解液全部被極板和超細玻璃纖維隔板吸附，電池內部無自由流動的電解液，在正常使用情況下無電解液漏出，側倒90度安裝也可正常使用。
》閥控密封式結構，當電池內氣壓偶爾偏高時，可通過安全閥的自動開啟，泄掉壓力，保證安全，內部產生可燃爆性氣體聚集少，達不到燃爆濃度，防爆性能**。
免維護性能
》利用陰極吸收式密封免維護原理，氣體密封復合效率超過95%，正常使用情況下失水極少，電池無需定期補液維護。
綠色環保
》正常充電下無酸霧，不污染機房環境、不腐蝕機房設備。

1 電壓暫降

電壓暫降是指供電電壓在短時間內突然下降的事件。國際電工委員會(IEC)將電壓暫降定義為電壓均方根值下降到額定值的90%~1%,電氣與電子工程師學會(IEEE)則定義為下降到額定值的90%~10%,其典型持續時間為0.5~30個周波。嚴重的電壓暫降將引發用電設備停止工作，或造成所生產的產品質量下降，其后果嚴重程度因用電設備的特性而異。

電壓暫降的治理是一項復雜工程，通常通過設置輔助設備使主設備負荷能承受頻繁發生的電壓暫降，本文研究的超級電容電壓暫降抑制裝置即為此類輔助設備。目前國內外研究的電壓暫降治理裝置主要有交流系統的動態電壓恢復器(DVR)及不間斷電源(UPS)等。對含直流母線的裝置，若加裝UPS補償設備，因UPS使用壽命短、放電電流小且充電時間長等特性，系統的性價比較低;如果加裝交流系統DVR等裝置，因系統主電路存在2 個逆變電路，不僅降低了系統工作效率，還增加了成本。針對具有整流逆變結構的設備，我們研發了一種基于超級電容儲能的直流DVR裝置，將雙向半橋DC-DC變換器與超級電容器結合使用，通過雙閉環方式控制超級電容器的充放電，在系統發生電壓暫降時，通過支撐敏感負荷的直流母線電壓達到治理電壓暫降的目的(圖1)。

圖1 電壓暫降治理系統主電路

2 超級電容儲能

超級電容器也稱為電化學電容器，是一種利用雙電層原理、采用新材料和新工藝、性能介于電容器與電池之間、具有很大電容密度且脈沖充放電性能優良的新型大容量儲能元件。常用的雙電層電容器結構如圖2所示，懸在電解質里的2 個非活性多孔板為電極。正極板吸引電解質中的負離子，負極板吸引電解質中的正離子，這樣在兩個電極的表面形成一個雙電層電容器，其容量大小與電極的表面積及極板間距離等因素有關。

圖2 雙電層電容的結構圖

與常規用于儲能的電容器不同，超級電容器容量可達到法拉甚至千法拉級別，既具有充電電池的高能量密度特性，又有電容器的高功率密度特性，是一種高效、實用、綠色的能量存儲器件。表1 示出超級電容器、儲能電容器以及電池的性能比較。與普通電容器和電池相比，超級電容器不僅無污染、免維護、環保效益明顯，還具有以下優點：

(1)功率密度高。

超級電容器的功率密度可達到10 kW/kg左右，為電池的十倍到百倍，可以在短時間內釋放幾百到幾千安培的電流，非常適合用于在短時間內輸出高功率的場合。

(2)充電速度快。

超級電容器充放電是一種雙電層充放電的物理過程或電極物質表面快速可逆的電化學過程，可以采取大電流充電方式，在幾十秒到數分鐘內完成充電。在當前的技術水平下，蓄電池的充電需要數小時才能完成，采用快速充電也需幾十分鐘。

(3)使用壽命長。

超級電容器充放電過程中發生的電化學反應可逆性好，循環充放電次數理論值為無窮，實際可達100 000次，比電池的壽命高10~100倍。

(4)低溫性能優越。

超級電容器充放電過程中發生的電荷轉移大部分在電極活性物質表面進行，容量隨溫度的降低而衰減的量非常小;而電池在低溫下容量衰減幅度可高達70%.

電能質量問題往往具有出現率高、持續時間短等特點，應用超級電容器作為儲能設備進行快速補償是一種理想的技術方案。

表1 3 種電化學儲能元件的性能比較

3 雙向DC-DC 變換器主電路及工作原理

雙向DC-DC變換器的主電路結構如圖3所示。通過控制開關T1和T2,達到雙向直流升壓與降壓的目的。在升壓運行時，T2動作，T1截止，變換器工作在Boost狀態;當T1動作，T2截止時，變換器工作在Buck狀態，實現降壓功能。

圖3 雙向DC-DC 變換器主電路

3.1 Boost 模式

family: 宋體, arial; font-size: 14px; line-height: 25px; ">　　開關T2處于恒脈寬調制方式下，雙向DC-DC變換器主電路Boost 模式下等效電路如圖4 所示。當T2 導通時(圖4(a))，電源v2向電感L充電，電能轉化為磁能存儲于L中，電容C2向v1供電;當T2關斷時(圖4(b))，電感L釋放磁能向v1 供電。電感L的儲能作用能使電壓泵升，通過電容C2 穩壓之后，可使輸出電壓高于輸入電壓。在1908年至1910年間，列寧到高爾基所在的意大利卡普里島公寓所做客