基于電氣儲能節(jié)能的實踐探究

吳瞻

上?？睖y設計研究院有限公司 上海 200335

互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和新能源經(jīng)濟的飛速發(fā)展，使得電力行業(yè)系統(tǒng)工作迎來了新的應用要求和挑戰(zhàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，中國現(xiàn)在是世界上最大的能源消費國和能源生產(chǎn)國，對于各項能源的基礎要求總體向上，能源的利用、開發(fā)、消費在實際的應用過程中受到很多因素的影響，能源問題總體落后的現(xiàn)象是現(xiàn)階段存在的實際問題，因為能源問題與國家發(fā)展和國家安全有著直接聯(lián)系，因此應該提升對能源發(fā)展的重視程度，發(fā)展能源的過程中要以現(xiàn)階段的規(guī)模問題、效率問題、成本問題、安全問題作為發(fā)展基礎，以此為依據(jù)制定針對性的發(fā)展措施，提升能源發(fā)展速度的同時降低發(fā)展過程中各種不良現(xiàn)象的發(fā)生率。

1 電氣儲能系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

中國現(xiàn)階段的工業(yè)儲能裝置主要是能量的存儲、快速功率交換和能量的釋放。使用過程中將電網(wǎng)接入裝置的基礎目的是實現(xiàn)裝置與電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換和傳遞，以此來作為應用過程中發(fā)揮能源優(yōu)化、電力調(diào)峰作用的基礎，達到提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的應用目標。電氣儲能系統(tǒng)在能源的發(fā)展過程中貫穿于發(fā)電、配電、輸電、用電整個環(huán)節(jié)，雖然中國的電力儲能技術還處于發(fā)展階段，但是其較高的應用價值使其成為現(xiàn)階段的研究熱點。

工業(yè)儲能系統(tǒng)中除了常用的機械儲能之外，熱儲能和化學儲能也是常用的儲能方式。機械儲能在應用過程中具有能量密度低、安裝成本高、投資周期長的特點，應用過程中如果不進行充電會在短時間內(nèi)耗盡儲存電能，因此在不間斷電源前提下可以廣泛應用。熱能儲存過程中一般會使用隔熱容器進行儲存，實際應用過程中具有占地面積大、投資成本高、受到場合限制大的特點。

2 高功率密度電氣儲能的功能優(yōu)勢和實踐應用

2.1 高功率密度電氣儲能的功能優(yōu)勢

高功率密度電氣儲能過程中會應用超級電容儲能型的SVG 裝置，此項裝置是無功補償領域的技術代表，較為典型的電子設備，其主要由控制運算模塊、檢測模塊、補償輸出模塊等三個基本功能組成。SVG 裝置作為集合儲能技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、電力電子技術、微機技術等多項技術的新型科技產(chǎn)品。應用過程中不僅能夠結合新型儲能元件超級電容的充電特性和放電特性，而且提出了補償無功和調(diào)節(jié)有功的解決方案，對于提升戶外作業(yè)的系統(tǒng)安全和電能質(zhì)量有著積極性作用。

SVG 裝置儲能控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+CPLD 為基礎的核心結構，在實際的應用過程中DPS 主要是數(shù)字信號處理系統(tǒng)，對系統(tǒng)的核心算法和邏輯進行控制；FPGA 在實際的應用過程中主要是利用其強大的并行處理，能和多時鐘頻率對復雜的邏輯進行設計，實現(xiàn)系統(tǒng)電壓/電流的高速采樣，實現(xiàn)快速的邏輯運算；CPLD 在應用過程中對PWM 信號輸出進行高速檢測，PWM 信號使用過程中出現(xiàn)輸出錯誤的時候可以快速關閉，降低不良事件的發(fā)生率[1]。

2.2 高功率密度電氣儲能的實踐應用

高功率直流電服務、直流供電用戶的過程中，常常在大型礦車制動能量回收的利用的實踐過程中進行經(jīng)驗總結。技術人員可以通過儲能方案的制定，在使用過程中使得蓄電池組合、超級電容器、制動電阻、礦車驅(qū)動電機等部件達到運轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)，為提升企業(yè)的經(jīng)濟效益打基礎。通過具體的實踐應用過程分析可知，在實踐取得良好經(jīng)濟效益的前提下，要面向工業(yè)用戶進行技術推廣和實驗嘗試。隨著科學技術的發(fā)展，電氣儲能逐漸向著有功儲能、無功補償?shù)内厔萑グl(fā)展。

3 超級電容器電氣儲能的技術優(yōu)勢

3.1 超級電容器的特點分析

超級電容器在實際的應用過程中作為一種新型的儲能裝置，不僅是傳統(tǒng)電容器的快遞充電性能和充電電池儲能的綜合，其在實際的應用過程中還具有容量大、穩(wěn)定性高、綠色環(huán)保的特點。以下是對各項特點的具體分析：

容量大，其具體的容量區(qū)間范圍可以達到0.1-1000F，實際的應用過程中可以運行在多狀況的電路中。除此之外還具有較高的功率水平，具體的區(qū)間為300-5000W/kg，應用過程中對功率的損耗較小，對能量的轉(zhuǎn)換率高。

穩(wěn)定性高，應用過程中可以循環(huán)充電且穩(wěn)定性高，在制作過程中以實際的應用需求為基礎依據(jù)實現(xiàn)電路結構的多樣化設計，系統(tǒng)檢測方便的優(yōu)點可以降低其在實際應用過程中維護費用，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。超級電容器在應用過程中具有較好的超溫性能，使用過程中工作溫度寬泛，具體的溫度區(qū)間為-40℃到+70℃，應用過程中有著較快的充電速度，因為其在應用過程中的循環(huán)壽命長，所以在其應用較為廣泛[2]。

綠色環(huán)保，作為一種綠色環(huán)保能源，其具體的生產(chǎn)、使用、儲存、拆解過程中不含有害的化學物質(zhì)，整個使用過程無污染，是較為理想的綠色環(huán)保能源。

3.2 超級電氣儲能的技術特點

超級電氣儲能在實際的應用過程中主要包括超導儲能和電容器儲能。超導儲能裝置是利用超導體的電阻特性為零而研發(fā)的，受限于材料研發(fā)和經(jīng)濟制約，其應用在未來還有發(fā)展空間。點容器儲能是以其雙層點結構為基礎，雙層電結構主要是由電解質(zhì)和活性炭組成。各種特性的疊加使得超級電容物理在充電和放電過程中具有時間短、壽命長、溫度特性好的特點。具體的應用過程中不僅對外界的影響小，而且可以穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，調(diào)節(jié)頻率，可利用的特點更是使其成為符合環(huán)保理念的綠色技術[3]。

4 結語

電能是支撐國家經(jīng)濟高速發(fā)展的基礎前提，只有做好電能的存儲，才能夠為工業(yè)發(fā)展、科技發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展提供基礎的能源保障。優(yōu)質(zhì)的超級電容電氣儲能裝置，采用先進技術實現(xiàn)能量回收的高效率，改善大多數(shù)設備的“粗放型”保護狀態(tài)，加強“控保融和”力度，消除不穩(wěn)定的安全隱患。