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超级电容器——风机变桨系统的更优选择
2015年07月27日 15:52    来源:Maxwell科技公司
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风机用电动变桨系统有两种储能系统:一种采用超级电容器,另一种采用电池。电池对许多应用而言是一种有效的储能装置,变桨系统起初也广泛采用电池做为储能装置。但在超级电容器出现并开始应用到风机变桨后,它独到的优势便体现得淋漓尽致。

Maxwell超级电容器适用于风机变桨的三款产品:

16V小型模块(中)、16V大型模块(后)、160V模块


变桨系统可不断调节桨叶间距,使其符合风机工作原理。这不仅能确保风机保持恒定功率输出,避免因机械压力过大而导致桨叶断裂,同时也能减小涡轮结构的机械压力,从而延长其使用寿命。


众所周知,在风机运行过程中,如果电网出现故障,风机需要启动紧急备用系统。备用系统是一种储能系统,它可提供足够电能,让风机桨叶恢复到空档位置,实现安全停机的,避免风机因风力过大或不均匀而严重受损甚至彻底报废。


风机变桨系统采用超级电容器作为储能系统相对于电池而言有五大优势:

1.  高功率密度 = 瞬间释放大功率  

与电池不同,超级电容器能瞬间释放大功率,从而确保桨叶在电网发生故障情况下以迅速恢复到空档位置。鉴于超级电容器充电速度比电池快很多,在电力需求和供电能力短期不匹配的情况下,超级电容器也能提供高可靠性。


2.
降低总购置成本
采用超级电容器的电动变桨系统的前期投入成本跟电池系统一样,但采用电池的电动变桨系统(不含储能装置)需要更复杂的充电和监控系统,这就导致其成本更高。采用超级电容器的系统需要的组件数量较少,机械安装和减振等机制也比电池系统更简单。


3.
使用寿命长,老化周期可预测
超级电容器在正常工作条件下平均寿命为12年,这主要归功于两点,一是超级电容器能在–40℃到65℃的广泛温度范围内工作;二是能可靠运行50万到100万次循环充放电。很多情况下超级电容器的效率能达到97%乃至更高。与超级电容器不同,电池的工作温度范围窄恶劣的环境条件和连续充放电会让电池遭受重创,每两到四年就需要更换电池。 


4.
没有加热制冷成本
如前所述,电池容易受极端温度的影响,超级电容器则无妨。电池需要加热制冷系统,因此采用电池系统的设计成本必然会更高。超级电容器则不需要这种额外的高维护成本。 


5.
重量轻
电池储能系统通常不得不采用超大型设计以满足峰值电力要求-- 即便峰值需求只有短短几秒钟。因此,采用电池的系统相对来说更庞大、更笨重。超级电容器则要明显轻得多,因为超级电容器本身能瞬间释放大功率,完全可满足峰值电力需求,因此不需要采用超大型设计。


为了更好地说明问题,我们不妨设想这样一个情景:要派维修人员去一个孤立的海上风电场进行电池维护可是非常困难的,而超级电容器在这种情况下的优势就很明显了,如果该海上风电场从一开始就采用超级电容器的话,那么将节省大量时间和资金。 从长期看,电池会产生高昂的维护和更换成本,超级电容器则可避免这种成本支出。


综上所述,风机变桨系统采用超级电容器作为储能设备可以节省大量人力物力财力,性价比高,值得一用!