超級電容詳細講解大全（超級電容電側）

超級電容詳細講解大全（超級電容電側）

       超級電容適配電網短時高頻、高功率調頻需求，發電側、輸配電側、用電側應用逐 步落地。儲能調頻正以快速、精準的功率響應能力成為新型調頻輔助手段，但受限于鋰 電池標稱 5000 次左右的循環壽命，現有儲能調頻項目大多僅響應 AGC 二次調頻，而不 響應一次調頻，超級電容則憑借高功率、長壽命特性適配電網短時高頻、高功率調頻需 求。

       根據 <平尚科技> 產品分別推薦應用于 15~30s 一次調頻系統、15 分鐘 級的二次調頻系統，能夠彌補超短時、短時的儲能短板。 新型電力系統下，電網頻率穩定性挑戰升級，發電側風光儲平滑入網、混合儲能系 統中響應調頻指令，輸配電側變電站調頻、配電終端后備電源，用電側后備電源、功率 電源，均需使用功率型儲能器件以提供短時、高功率峰值脈沖，超級電容 在發電側、輸配電側、用電側多環節的應用已開始落地。

       1） 發電側：支持風光平滑入網，在電池+超容混合儲能系統中負責響應調頻指令

       針對光伏、風電并網在慣量響應方面的缺失，可采用超級電容作為短時儲能裝置以 平抑風光并網帶來的功率波動。以引入超級電容的風電系統為例，將超級電容并聯于直 流母線，與雙向 DC/DC 變換器構成功率調節系統，當功率大于指定的輸出功率時，超 級電容充電，當功率小于指定功率時，功率差值由儲能裝置補充，超級電容放電。超級 電容能夠基于大功率特性為光伏、風電機組提供額外虛擬慣量，使其平滑輸出接入電網， 減少新能源發電的隨機性、間歇性、波動性給電網帶來的沖擊。

       鋰離子電池、超級電容以互補形式組成混合儲能系統，支持調峰、調頻模式切換。 鋰離子電池具有能量密度高、儲/釋能時間長等特點，可用于實現削峰填谷；超級電容具 有功率密度高、響應速度快、壽命長等特點，可參與電力系統一次調頻，同時延長電池 使用壽命。二者可以互補形式組成混合儲能系統，響應園區能量管理系統下發的削峰填 谷或調頻調度指令，最大限度發揮儲能作用。 

       以三峽烏蘭察布“源網荷儲”技術研發試驗基地的混合儲能系統為例，整套系統由 3 個預制艙體組成，分別為 0.5MW/1MWh 鋰離子電池儲能系統艙、1MW/0.1MWh 超級 電容儲能系統艙、1.5MW 儲能變流器艙，各儲能系統通過直流匯流柜接入相應的儲能變流器，再分別接入功率路由器±750V 直流母線。鋰離子電池負責削峰填谷及響應調頻 持續分量，超級電容負責響應調頻隨機分量與脈動分量，盡可能減少電池介入調頻響應 的次數，延長電池使用壽命。

       2） 輸配電側：用于變電站調頻、配電終端后備電源，保證輸配電線路電能質量

       超級電容應用于變電站，將一次調頻滯后時間縮短至毫秒級別。以南京江北新區 110kV 虎橋變電站投運的超級電容微儲能裝置為例，該裝置主要由超級電容模塊、電力 電子變流器和快速功率控制器三部分組成，快速功率控制器可在 10 毫秒內完成頻率檢 測，電力電子變流器可在 2 毫秒內實現有功功率的快速、精準支撐，因此若電網發生大 波動引起頻率跌落時，該微儲能裝置可以在 12 毫秒內進入一次調頻模式，對比傳統發 電機組10秒以上的一次調頻響應延遲，超級電容微儲能裝置使一次調頻過程明顯提速。 市場規模方面，根據國網江蘇電力測算，江蘇省內變電站的可利用空間具有新增 200 萬 千瓦超級電容微儲能裝機規模的潛力。

        超級電容用作配電終端后備電源，可提高電網自愈可靠性、降低維護成本。配電自 動化終端后備電源由蓄電池、鋰電池轉向超級電容，超級電容大功率、長壽命、免維護 的特性使配電自動化終端電網自愈可靠性提高、維護成本降低。當電力線路發生故障時， 超級電容可為配電自動化終端和開關柜提供不間斷電源，使配電終端在線路故障情況下 仍能維持一段時間的工作，為完成故障檢測、保護跳閘、重合閘自愈以及狀態上報主站 等一系列操作爭取時間，從而將故障區間隔離，并恢復非故障區間的供電，使故障停電 區域最小化。根據山西煤化所，目前廣州供電配電網 6242 條公用饋線已實現自愈全覆 蓋，配網線路故障處理時間由原本的 30 分鐘下降至 120 秒。市場規模方面，根據中科 院山西煤化所測算，配電終端用超級電容電源僅廣州地區的存量市場就達到約 1 億元， 每年以 16%的增速增長，南網地區市場規模預計為廣州地區的 5 倍以上。