3.3電力系統中的應用

　　高壓變電站及開關站使用的絕大多數是電磁操動開關機構，專門配有電容儲能式硅整流分合閘裝置作為分合閘操作、控制、保護用的直流電源。但是，電容儲能式裝的電解電容容量有限、可靠性差。文獻[6]研究表明，超級電容器保證了分閘能量供應的絕對可靠，同時保留了傳統電容儲能式硅整流分合閘裝置的優點。

　　UPS往往是在電網斷電或電網電壓瞬時跌落最初的幾秒、幾分鐘起決定作用，蓄電池在這段時間提供電能。由于蓄電池自身的缺點(需定期維護、壽命短)，使UPS在運行中需時刻注意蓄電池的狀態。文獻[7]研究了在數據保護的備份系統中，需UPS提供的時間相對較短，這時超級電容的優勢尤為明顯，其輸出電流可以幾乎沒有延時地上升到數百安培，而且充電速度快，可以在數分鐘內實現能量存儲，所以在下次電源故障時又可以起用。盡管超級電容器的儲能所能維持的時間很短，但當儲能時間約在1min時，有無可比擬的優勢，具有50萬次循環和10a不需護理，使UPS真正實現免維護。

　　文獻[8]提出了基于雙電層電容儲能的靜止同步補償器(STATCOM)，可用來改善分布式系統的電壓質量，特別是在300～500kW功率等級，將逐漸替代傳統的超導儲能。經濟方面，同等容量的雙電層電容儲能同超導儲能裝置費用相差無幾，但雙電層幾乎不需運行費用，而超導儲能則需相當的制冷費用。

　　文獻[9]介紹了超級電容器在光伏發電中的應用。超級電容器可以在僅高于其漏電流狀態下充電，這一特性在與光伏發電中即使在陰天光伏電池也能對超級電容器充電，提高了光伏發電和微弱電流充電的有效性。

　　2005年，由中國科學院電工所承擔的“863”項目“可再生能源發電用超級電容器儲能系統關鍵技術研究”通過專家驗收。該項目完成了用于光伏發電系統的300Wh/1kW超級電容器儲能系統的研究開發。

　　變頻調速器對電壓十分敏感，而由于電網各種故障和操作會出現瞬時低電壓現象，利用超級電容器快速充放電的特性，可以實現變頻器低電壓的跨越，保證變頻調速器的正常運行。

　　2005年美國加利福尼亞建造了一臺450kW超級電容器儲能裝置，用以減小950kW風力發電機組向電網輸送功率的波動。在新加坡，ABB公司利用超級電容器儲能的DVR裝置安裝在4MW的半導體工廠，該裝置可以實現160ms的低電壓跨越。

　　超級電容器單體的電壓低，模塊化的也不超過100V，不能直接用于電力系統。可以采用兩種方式提高電壓等級：將超級電容器直接串聯提高電壓等級;文獻[10]將超級電容器模塊連接BoostDC/DC變換器，然后經過逆變器與電網連接，為了實現更高的電壓等級，還可以在逆變器與電網間加入升壓變壓器。第一種方式存在均壓的問題，升壓范圍有限，通常采用第二種方式實現儲能和供電。

　　目前，超級電容器大多用于高峰值功率、低容量的場合，隨著超級電容器材料的研發，功率密度和能量密度的不斷提高，在電力系統中的應用范圍將更加廣闊。

　　4應用中注意的問題

　　超級電容器具有固定的極性，在使用前應確認極性。超級電容器應在標稱電壓下使用：當電容器電壓超過標稱電壓時會導致電解液分解，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短。超級電容器不可應用于高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱，容量衰減，內阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。

　　當超級電容器進行串聯使用時，存在單體間的電壓均衡問題。單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響。

　　5結語

　　超級電容器的出現，解決了能源系統的功率密度和能量密度之間的矛盾。隨著超級電容器的進一步發展，將取代當前電動汽車需頻繁充電和更換的蓄電池，而且家用儲能超級電容器也有可能實現。太陽能、風能和燃料電池等無污染能源將儲存在超級電容器中，不斷提供電能，不需要投資大的發電站，也不需要復雜的輸送電網，是一種應用再生能源和投資少的節能措施。