5、分布式儲能系統(tǒng)
5.1、電力儲能系統(tǒng)的分類及主要作用
20世紀80年代以來，世界電力工業(yè)開始電力體制改革，其核心就是實現(xiàn)電力企業(yè)的私有化和構(gòu)建競爭性電力市場。電力市場是電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、供電、用電各部分組織協(xié)調(diào)運行并進行電力交易的綜合體。
1992年，電力部正式提出建立國內(nèi)的電力市場。隨著中國電力體制改革的進一步深化，電力行業(yè)被重組為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電公司，國家電力監(jiān)管會正式掛牌運轉(zhuǎn)，電力市場正在逐步形成。
電能作為商品，電能質(zhì)量自然就成為其重要的特征參數(shù)。IEEE給出電能質(zhì)量問題的一般解釋為：在供電過程中導致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤操作或故障損壞的任何異常現(xiàn)象。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量，涉及到電壓、頻率、波形和三相平衡等方面的用電可靠性、連續(xù)性、可操作性等方面。
目前，美國西屋電氣公司、德國西門子公司、日本三菱電氣公司、瑞典ABB公司等各大電力設(shè)備制造商都制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，影響電能質(zhì)量的電壓干擾，主要包括電壓偏移、三相不平衡、電壓波動與閃變、電壓的諧波分量、電壓跌落和瞬時斷電等。
在提高電能質(zhì)量的過程中，儲能系統(tǒng)正起著越來越大的作用。根據(jù)容量大小的區(qū)別，儲能系統(tǒng)的主要作用也各有不同。
?。?）大型儲能系統(tǒng)：主要用作電力網(wǎng)的可調(diào)節(jié)發(fā)電電源，對電力網(wǎng)進行控制和調(diào)節(jié)，如頻率控制、備用容量控制、動態(tài)快速響應(yīng)、削峰填谷調(diào)平負荷以及防止系統(tǒng)解列和瓦解等。
?。?）中型儲能系統(tǒng)：主要用于大功率遠距離輸變電系統(tǒng)，其主要功能有提高輸電穩(wěn)定性、維持電壓穩(wěn)定、抑制諧波、調(diào)節(jié)負荷等。
?。?）小型儲能系統(tǒng)：主要用于調(diào)節(jié)電能質(zhì)量和提高供電可靠性，其主要功能有電壓控制、抑制電壓波動與閃變、抑制電壓下跌、瞬時斷電供電等。
6、超級電容在軍用設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用
在移動通信基站、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無線電通信系統(tǒng)中，都需要有較大的脈沖放電功率，而超級電容器所具有的高功率輸出特性，可以滿足這些系統(tǒng)對功率的要求。
另外，激光武器也需要大功率脈沖電源，若為移動式的，就必須有大功率的發(fā)電機組或大容量的蓄電池，其重量和體積會使激光武器的機動性大大降低。超級電容器可以高功率輸出并可在很短時間內(nèi)充足電，是用于激光武器的最佳電源。另外，超級電容器還可以用于戰(zhàn)術(shù)性武器（電磁炸彈）中，作為炸彈發(fā)電機（FCC）的核心部件。
7、在城市軌道交通中應(yīng)用研究分析
與道路、航空等交通方式相比，軌道交通運輸具有運量大、定時、安全、環(huán)保、節(jié)能等顯著優(yōu)點。在全球倡導保護環(huán)境、防止地球溫暖化的今天，軌道交通的環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點已越來越受到人們的重視，今后應(yīng)大力發(fā)展軌道公共交通已成為世界各國的共識。
從20世紀80年代開始，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，交流牽引傳動技術(shù)開始在軌道交通車輛上得到應(yīng)用，并迅速得到普及。軌道交通車輛采用交流傳動技術(shù)后，再生制動成為列車常用制動時的主要制動方式，由于再生制動能量可供相同供電區(qū)間內(nèi)的其他力行狀態(tài)的列車利用，這就進一步降低了列車的運行能耗，使軌道交通在節(jié)能運行方面的優(yōu)勢越發(fā)突出。然而，再生制動的前提是線路上必須有足夠的負載來吸收再生能量，否則就容易造成再生制動的列車受電弓電壓升高超過允許值，引發(fā)主電路斷開，導致再生制動失效的現(xiàn)象發(fā)生。近年，隨著2次電池、飛輪、超級電容（EDLC）、超導等儲能技術(shù)的發(fā)展，如何利用儲能技術(shù)來解決列車制動失效、改善列車受電弓電壓、節(jié)約列車運行能量等問題得到世界軌道交通界的廣泛關(guān)注。
目前國內(nèi)外常采用在地面牽引變電所內(nèi)設(shè)置再生制動能量吸收裝置解決該問題，其中電阻耗能型吸收裝置應(yīng)用較為普遍，該裝置僅將制動能量消耗，未將能量加以利用，且只解決了網(wǎng)壓升高問題卻沒有考慮網(wǎng)壓下降的問題。若采用儲能裝置將制動能量儲存起來，并在列車起動取流時將所儲存能量釋放至電網(wǎng)，減少直流電網(wǎng)電流，則網(wǎng)壓波動問題將迎刃而解。
儲能裝置的儲能方式有多種，如飛輪儲能、蓄電池儲能及超級電容器儲能等。通過各種儲能方式的比較，提出車載超級電容儲能裝置來解決以上問題?？紤]到列車制動能量較大，而超級電容組的吸收能力有限，因此為保證網(wǎng)壓穩(wěn)定，采用以電容吸收為主，電阻消耗為輔的吸收方案。該儲能裝置若能成功應(yīng)用到城市軌道交通中，在合理解決網(wǎng)壓波動問題的基礎(chǔ)上，必能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益，因此對城市軌道交通儲能裝置的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。
8、超級電容在運動控制領(lǐng)域的應(yīng)用
在現(xiàn)代高層建筑中，電梯的耗能僅次于空調(diào)。以往的電梯采用機械制動的方法，將這部分能量以熱的形式散發(fā)掉，這不但浪費，而且多余熱量使機房溫度升高，增加散熱的負擔和成本。如果能夠回收多余的動能及勢能，電梯系統(tǒng)真正消耗的能量就只限于電能轉(zhuǎn)換中的損耗和機械損耗，其中主要包括變頻器、牽引電機及其機械損耗。
因此，在電梯設(shè)計、配置中最迫切需要解決的問題是要全面考慮節(jié)能措施。采用節(jié)能環(huán)保型電梯是未來節(jié)能建筑領(lǐng)域的必然趨勢。通過分析電梯系統(tǒng)的運動特性，我們可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能的方向：電梯在升降過程結(jié)束時，經(jīng)常會有制動剎車，產(chǎn)生巨大的制動電流，這是可以回收的；另外，在建筑高層，電梯和電梯使用者都具有很大的勢能，也可以進行回收。由于超級電容器具有大電流充放電等優(yōu)良的特性，可在電梯系統(tǒng)中作為能量回收裝置回收能量。
超級電容器還可以應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的通風、空調(diào)、給排水系統(tǒng)中，作為啟動裝置。另外，超級電容器還可以應(yīng)用于電站、變流以及鐵路系統(tǒng)中，包括電磁閥門控制系統(tǒng)、配電屏分合閘、鐵路的岔道控制裝置等。
作為能源最大消耗者之一的港口機械設(shè)備，港口機械如場橋、岸橋中的吊具載運貨物上升時需要很大的能量，而下降時自動產(chǎn)生的勢能很大，這部分勢能在傳統(tǒng)機械設(shè)備中沒有得到合理利用。除了在固定港口機械設(shè)備中，在流動機械中也同樣存在上述問題。通過采用超級電容器，能夠?qū)崿F(xiàn)上升過程中的制動能量回收，下降過程中的勢能回收。
超級電容器能用作飛機上柴油機啟動系統(tǒng)工作電源的輔助電源，能提供飛機發(fā)動機瞬間所需的沖擊大電流，另外還可以解決422系列電源車啟動飛機瞬間功率不足的問題，從而在啟動瞬間對直流電源車發(fā)電系統(tǒng)尤其是內(nèi)燃機具有很大的保護作用。
總之，超級電容器能用于優(yōu)化主要的運動控制系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)節(jié)能的目標。