超级电容详细讲解大全（超级电容电侧）

超级电容详细讲解大全（超级电容电侧）

       超级电容适配电网短时高频、高功率调频需求，发电侧、输配电侧、用电侧应用逐 步落地。储能调频正以快速、精准的功率响应能力成为新型调频辅助手段，但受限于锂 电池标称 5000 次左右的循环寿命，现有储能调频项目大多仅响应 AGC 二次调频，而不 响应一次调频，超级电容则凭借高功率、长寿命特性适配电网短时高频、高功率调频需 求。

       根据 <平尚科技> 产品分别推荐应用于 15~30s 一次调频系统、15 分钟 级的二次调频系统，能够弥补超短时、短时的储能短板。 新型电力系统下，电网频率稳定性挑战升级，发电侧风光储平滑入网、混合储能系 统中响应调频指令，输配电侧变电站调频、配电终端后备电源，用电侧后备电源、功率 电源，均需使用功率型储能器件以提供短时、高功率峰值脉冲，超级电容 在发电侧、输配电侧、用电侧多环节的应用已开始落地。

       1） 发电侧：支持风光平滑入网，在电池+超容混合储能系统中负责响应调频指令

       针对光伏、风电并网在惯量响应方面的缺失，可采用超级电容作为短时储能装置以 平抑风光并网带来的功率波动。以引入超级电容的风电系统为例，将超级电容并联于直 流母线，与双向 DC/DC 变换器构成功率调节系统，当功率大于指定的输出功率时，超 级电容充电，当功率小于指定功率时，功率差值由储能装置补充，超级电容放电。超级 电容能够基于大功率特性为光伏、风电机组提供额外虚拟惯量，使其平滑输出接入电网， 减少新能源发电的随机性、间歇性、波动性给电网带来的冲击。

       锂离子电池、超级电容以互补形式组成混合储能系统，支持调峰、调频模式切换。 锂离子电池具有能量密度高、储/释能时间长等特点，可用于实现削峰填谷；超级电容具 有功率密度高、响应速度快、寿命长等特点，可参与电力系统一次调频，同时延长电池 使用寿命。二者可以互补形式组成混合储能系统，响应园区能量管理系统下发的削峰填 谷或调频调度指令，最大限度发挥储能作用。 

       以三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地的混合储能系统为例，整套系统由 3 个预制舱体组成，分别为 0.5MW/1MWh 锂离子电池储能系统舱、1MW/0.1MWh 超级 电容储能系统舱、1.5MW 储能变流器舱，各储能系统通过直流汇流柜接入相应的储能变流器，再分别接入功率路由器±750V 直流母线。锂离子电池负责削峰填谷及响应调频 持续分量，超级电容负责响应调频随机分量与脉动分量，尽可能减少电池介入调频响应 的次数，延长电池使用寿命。

       2） 输配电侧：用于变电站调频、配电终端后备电源，保证输配电线路电能质量

       超级电容应用于变电站，将一次调频滞后时间缩短至毫秒级别。以南京江北新区 110kV 虎桥变电站投运的超级电容微储能装置为例，该装置主要由超级电容模块、电力 电子变流器和快速功率控制器三部分组成，快速功率控制器可在 10 毫秒内完成频率检 测，电力电子变流器可在 2 毫秒内实现有功功率的快速、精准支撑，因此若电网发生大 波动引起频率跌落时，该微储能装置可以在 12 毫秒内进入一次调频模式，对比传统发 电机组10秒以上的一次调频响应延迟，超级电容微储能装置使一次调频过程明显提速。 市场规模方面，根据国网江苏电力测算，江苏省内变电站的可利用空间具有新增 200 万 千瓦超级电容微储能装机规模的潜力。

        超级电容用作配电终端后备电源，可提高电网自愈可靠性、降低维护成本。配电自 动化终端后备电源由蓄电池、锂电池转向超级电容，超级电容大功率、长寿命、免维护 的特性使配电自动化终端电网自愈可靠性提高、维护成本降低。当电力线路发生故障时， 超级电容可为配电自动化终端和开关柜提供不间断电源，使配电终端在线路故障情况下 仍能维持一段时间的工作，为完成故障检测、保护跳闸、重合闸自愈以及状态上报主站 等一系列操作争取时间，从而将故障区间隔离，并恢复非故障区间的供电，使故障停电 区域最小化。根据山西煤化所，目前广州供电配电网 6242 条公用馈线已实现自愈全覆 盖，配网线路故障处理时间由原本的 30 分钟下降至 120 秒。市场规模方面，根据中科 院山西煤化所测算，配电终端用超级电容电源仅广州地区的存量市场就达到约 1 亿元， 每年以 16%的增速增长，南网地区市场规模预计为广州地区的 5 倍以上。