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电磁场储能的两种方式是什么

2020-05-22 16:59:01 电池世界   浏览次数:38

一、超导储能技术

超导储能装置是利用超导材料制成的线圈,由电网经变流器供电励磁,在线圈中产生磁场而储存能量,在需要时可将此能量经逆变器传入电网或作其他用途。由于超导体的电阻为零,因此利用超导体研制而成的超导线圈的电阻也为零。

如果将超导线圈通上电流且闭环运行,则超导线圈中的电流不会衰减。这就相当于把能量以磁场的形式储存在线圈中(储存的能量为0.5LI2),而当外部电网需要时,可以将该能量释放出来回馈给电网,这就是超导储能(SMES)的基本原理。

SMES系统主要包括超导线圈(SCM)、功率调节系统(PCS)、低温系统(CS)、控制和保护系统(CPS)等。

超导储能的关键技术包括超导线圈制作、绝热技术、功率调节系统等。我国较早地开展了超导储能的基础理论和关键技术研究,从事超导储能技术研究的单位有中国科学院电工研究所、清华大学、华中科技大学等。

中国科学院电工研究所首先在多功能集成的新型超导电力装置上取得了重大突破,在世界上首次提出集成限流和电能质量调节于一体的超导限流-储能系统的原理,并完成了世界首套100kJ/25kVA超导限流——储能系统样机和实验室测试。

清华大学于研制成一套500kJ/150kVA的超导储能系统并通过了试验。华中科技大学研制成35kJ/7kVA的微型高温超导储能系统并用于电力系统动态模拟研究。

二、超级电容器储能技术

超级电容器是基于多孔炭电极/电解液界面的双电层电容,或者基于金属氧化物或导电聚合物的表面快速、可逆的法拉第反应产生的准电容来实现能量的储存。

超级电容器工作原理:电压加在超级电容器两电极时,负电荷积累在电容器的正极,在电解质溶液中吸引正电离子,同时负电离子被吸引到电容器的负极,那里积累了正电荷。这样一来,在两个电极表面分别形成的双电层。

超级电容器关键技术包括电极材料、制备及组装工艺等,而超级电容器的电极材料研究主要集中在金属氧化物、活性炭材料和导电聚合物及以上三种材料的混合物上。

国内从事超级电容器研发的机构很多,如清华大学、中科院电工所、中科院物理所、防化研究院、北京理工大学等。

国内从事小容量超级电容器生产的厂家有数十家,能够批量生产大容量超级电容器并达到实用化水平的厂家只有上海奥威、江苏双登、北京集星、天津力神、锦州富辰、哈尔滨巨容等几家超级电容器生产厂家。

以上所有厂家均生产C/C有机体系超级电容器,上海奥威和江苏双登同时也生产C/Ni(OH)2混合型超级电容器。目前,国内C/C有机体系超级电容器的能量密度和功率密度分别达到4.8Wh/kg和4.3kW/kg,C/Ni(OH)2混合型超级电容器的能量密度和功率密度分别达到6Wh/kg和1kW/kg。

从总体上讲,我国超级电容器的研发水平与国外还有一定的差距。在超级电容器储能系统研发与示范应用方面,国内也开展了相关的研发与示范工作。超级电容器储能系统的主要应用领域为:电动车、电气化轨道交通、电能质量控制、UPS等。

中国科学院电工研究所开发成功了70kVA基于超级电容器储能的动态电压恢复器,并在国家科技部科技支撑计划的支持下开发成功500kVA/5kWh的用于磁悬浮列车制定能量吸收和启动支撑的超级电容器储能节电系统。

上海润通电动车技术有限公司整体承担、上海奥威科技开发有限公司等多家企业共同参与研发了10辆超级电容器公交车,用于上海11路公交线路。该公交车上超级电容器的储能规模为75kW/6.4kWh,一次充电公交模式续行里程7.9km,平均车速22km/h。

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