压缩空气超级电容混合储能系统中储电装置容量优化设计 optimization design of electricity saving device in hybrid energy storage system based on compressed air and supercapacitors.pdfVIP

第6期 电 源 学 报 No．6 2013年11月 JournalofPower Nov．2013 Supply 压缩空气超级电容混合储能系统中 储电装置容量优化设计 黄先进1，张立伟2，郑琼林1，Alfred．Ruler2 (1．北京交通大学电气工程学院，北京100044；2．Jg士／f,-桑联邦工学院 工业电气实验室，瑞士洛桑1015) 摘要：介绍了一种新型的混合储能系统实现电能的存储与转化。该混合储能系统以微型压缩气体储能系统实现 电能量存储。配合超级电容系统实现功率等级要求。压缩气体超级电容混合储能系统结合两种储能方式在高能量密 度和高功率密度上的优势，既满足系统充放电的响应速度。也满足电能量较高效率转换的要求。超级电容系统作为 电能量的缓冲调节系统。它的优化设计很大程度决定整个混合储能系统的效率与成本。对超级电容系统的优化设计 进行了不同方面的考虑，得出了超容系统在混合储能系统中优化设计的方案，并进行了仿真试验，验证了该方案的 可行性。 关键词：压缩空气；气液压缩；超级电容；混合储能 中围分类号：TM91，TM46，TKl4文献标志码：A 引言 能系统(TACAS)，取消了燃烧环节，直接驱动汽轮 机发电131。必威体育精装版的压缩气体储能采用活塞原理，将液 可再生能源发电的大力发展。能够缓解化石能 气混合介质或者空气介质压缩存储于特制的压力容 源所产生的环境危害与地缘政治冲突。但是，大量 器中。能量释放时通过高压气体驱动液泵带动发电 并网电能会对原有供电系统的稳定可靠性和电能 机发电，这类系统称为气液压缩储能系统PHESS。 质量产生严重影响。通过引人能量储存系统，可以 超级电容器储能是以一种物理储能方式，电子 将不同特性的电能转换存储，提高发电利用率；又 吸附在电极表面．充放电过程不会有电离子存在。 可以与发电系统结合并网，提高供电品质。目前对 因此使用寿命较长，效率高，功率密度较大，但能量 可再生能源发电的大容量存储。除了抽水蓄能技 密度有限。压缩气体储能虽然容量很大，能量密度 术，普遍采用电化学方法，包括铅酸电池、镍镉电 也很高，但是功率密度不足。实际上，没有任何单一 池、钠硫电池和钒液流电池【1．21。压缩空气储能技术 储能系统可以高效满足各种应用需求。多种能量存 是近来快速发展的一种储能技术。早期作为储能用 储方式的结合应用。为解决此问题找到了方向。本 的压缩空气，储存在超大规模的天然岩洞里。直接 文介绍了以压缩空气和超级电容构成的混合储能 应用于涡轮机发电．可节省汽轮机压缩环节的燃料 系统。该系统以压缩空气作为主要储能单元，配合 消耗。随后出现中小规模的热能与压缩气体混合储 超级电容作为能量缓冲．实现电能机械能之间的转 换。文章介绍混合储能系统的基本结构与工作原 收稿日期：2013-08-08 作者简介：黄先进(1980一)，男，硕士，讲师，主要研究载运工具动力 理。简要描述系统中电能与机械能的转换过程，包 系统，新能源存储于变换。Email：xjhuang@bjtu．edu．cn：张 括能量存储与释放的控制。重点介绍作为能量缓冲 立伟(1977一)。男，博士。副教授，主要研究：轨道交通和电 动汽车等载运工具运用及系