用于可再生能源應(yīng)用的超級(jí)電容器（1）

超級(jí)電容器電容比普通電容器高得多。它的電容，通常以法拉為單位表示，比電解電容高出數(shù)千倍。

超級(jí)電容器可以頻繁充電和放電，使其適用于短時(shí)間需要大電流的情況。超級(jí)電容器的電壓限制為 2.7 V。高壓也是可能的，但它會(huì)縮短超級(jí)電容器的壽命?？梢詫⒍鄠€(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)組合以實(shí)現(xiàn)更高的電壓，但這會(huì)增加內(nèi)阻并降低整體電容。

理論上可以無限次對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行充電和放電。電化學(xué)電池則不同，因?yàn)樗哂泄潭ǖ纳芷?。因此，超?jí)電容的壽命遠(yuǎn)不止電池。在正常條件下，超級(jí)電容器在 10 年內(nèi)會(huì)衰減到其全部容量的 80%。然而，施加比特定電壓更高的電壓會(huì)對(duì)超級(jí)電容器造成嚴(yán)重?fù)p壞并縮短其壽命。高溫和低溫對(duì)超級(jí)電容器沒有影響，就像在電化學(xué)電池中一樣。

太陽能行業(yè)是一個(gè)眾所周知的使用電池進(jìn)行電力存儲(chǔ)的案例。行業(yè)內(nèi)電池壽命為3-5年，具體取決于負(fù)載需求曲線。太陽能光伏電池的供應(yīng)不一致通常會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。光伏電池的生產(chǎn)取決于氣候條件，這使得它們非常不可預(yù)測(cè)且不穩(wěn)定。這些輸出波動(dòng)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池壽命，從而中斷電池充電和放電循環(huán)。電池的功率密度不高，只有能量密度高。有時(shí)，負(fù)載會(huì)在短時(shí)間內(nèi)要求電池提供高浪涌電流，這會(huì)對(duì)電池的使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。這種不規(guī)則的放電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池壽命。

在太陽能光伏系統(tǒng)中，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)是通過將超級(jí)電容器與電池相結(jié)合來提高系統(tǒng)的能量密度而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)比單獨(dú)使用超級(jí)電容器或電池具有更多優(yōu)勢(shì)。

通過使用超級(jí)電容器和電池的混合系統(tǒng)，可以減少電池的壓力。新系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本會(huì)更低，因?yàn)樗鼫p小了電池的尺寸和放電率，從而延長(zhǎng)了電池壽命。這種混合存儲(chǔ)系統(tǒng)還將提高電能質(zhì)量。超級(jí)電容器中的能量存儲(chǔ)在物理上分離的負(fù)電荷和正電荷中。當(dāng)與電池一起使用時(shí)，超級(jí)電容器充當(dāng)緩沖器。通過這種方式，它可以保護(hù)電池免受高功率消耗。超級(jí)電容器具有無限的生命周期、高功率密度、快速充電時(shí)間和較小的等效串聯(lián)電阻。由于這些優(yōu)勢(shì)，超級(jí)電容器已經(jīng)在許多應(yīng)用中取代了電池。

電池具有高能量密度，超級(jí)電容器具有高功率密度，兩者結(jié)合將構(gòu)成完美的混合動(dòng)力系統(tǒng)。在峰值功率要求下，超級(jí)電容器的高功率密度允許在短時(shí)間內(nèi)提供足夠的能量。超級(jí)電容器放電后可以快速充電。另一方面，電池由于其高能量密度，會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)為負(fù)載持續(xù)供電。

超級(jí)電容器還可以減小電池尺寸，因?yàn)樵诟叻鍟r(shí)段能量將由超級(jí)電容器提供，因此無需設(shè)計(jì)大型電池來滿足峰值負(fù)載要求。電池壽命也會(huì)增加，因?yàn)殡姵夭粫?huì)頻繁放電。因此，增加一個(gè)超級(jí)電容器將降低系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本。

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