引言

　　當今社會對能源和電力供應的質量以及安全可靠性的要求越來越高,傳統的大電網供電方式由于其本身的缺陷已經不能滿足這種要求。能夠集成分布式發電的新型電網——微電網應運而生，它能夠節省投資、降低能耗、提高系統安全性和靈活性,是未來的發展方向。而作為微電網中必不可少的儲能系統，發揮著十分重要的作用。超級電容器作為一種新型的儲能器件，因為其無可替代的優越性，成為微電網儲能的首選裝置之一。

　　目前，在我國比較偏遠的山區，架設輸電線路的成本較高，而且即使架設了輸電線路，運行成本也較高，因此實現電氣化有一定的難度。如果利用風力或太陽能發電構建微電網，將電力轉化為超級電容器的電場能儲存起來，待需要時再將電場能轉換為電能供電是非常經濟的，而且不會對環境產生任何破壞。

　　對于我國大部分農村地區，電網可靠性往往不高，難免出現短時停電，然而提高可靠性需要的成本過高。可以在負荷集中區域建立微電網，在電力正常供應時通過超級電容器儲能系統將電力儲存起來，而在停電時由超級電容器儲能系統供電。即使在我國較發達的城市地區，超級電容器儲能系統也具有重要的作用。超級電容器儲能系統在電力充足時將電力儲存起來，而在電力供應不足時回饋給電網，保證電網負載始終是均衡的。同時，超級電容器儲能系統可以改善電能質量，取代目前使用的UPS，提高重要負載設備如通信設備、計算機和醫療設備等的供電可靠性。

　　由此可見，既經濟可靠又對環境友好的超級電容器儲能系統是大有市場前景的，研究超級電容器儲能系統在微電網中的應用也符合對環境保護的要求。太陽能、風能和燃料電池等無污染能源儲存在超級電容器中,適時提供電能,不需要投資大的發電站,也不需要復雜的輸送電網,是一種投資少、又能有效應用可再生能源的節能措施。

　　1 超級電容器儲能

　　1.1 超級電容器的特性

　　超級電容器（supercapacitor），又叫雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容，是介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能元件，其容量可達幾百至上萬法，比功率是電池的10倍以上，儲存能力比普通電容器高，具有工作溫度范圍廣、可快速充放電、循環壽命長、無污染、零排放等特點。

　　1）具有超高的容量。超級電容器的容量最大可做到上萬法拉，比同體積的電解電容器容量大2000～6000倍。

　　2）具有極高的功率密度。超級電容器的功率密度可達到18kW/kg左右，可以在短時間內放出幾百到幾千安的電流。這個特點使得超級電容器非常適合用于短時間高功率輸出的場合。

　　3）充放電速度快。超級電容器不產生化學反應，可以直接將電力貯存起來，充電所需的時間非常短。超級電容器充電可采用大電流充電，能在幾十秒到數分鐘內完成充電過程，是真正意義上的快速充電。而蓄電池則需要數小時完成充電，采用快速充電也需要幾十分鐘。

　　4）使用壽命長。超級電容器半永久性使用，無需更換。傳統的充電電池經過多次充電和放電后，電解液逐漸分解、材料變質，性能也隨之下降，用上幾年后大都需要更換。超級電容器充放電過程中發生的電化學反應都具有良好的可逆性，可反復進行充放電數十萬次以上，基本上無需更換。

　　5）環境溫度對正常使用影響不大。使用溫度范圍廣,低溫性能優越，可達-40～+85℃。而電池僅為0～+40℃。

　　當然，超級電容器也有其缺點。如果使用超級電容器不當，會造成電解液泄漏等現象。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。

　　1.2 與其它儲能元件的比較

　　表1是超級電容器與蓄電池、超導儲能以及飛輪儲能的性能比較。蓄電池技術成熟、價格低，但其循化壽命低、污染環境，即將被新型環保的儲能元件取代。飛輪儲能、超導儲能和超級電容器均為優秀的儲能元件，是未來的發展方向，它們具有類似的特性，都可以應用于微電網中。超導儲能、飛輪儲能可以用于快速補償，但其功率密度比超級電容器低得多，效果要差一些。和其他儲能方式相比，超導儲能價格昂貴，除了超導本身的費用外，維持低溫所需要的費用也相當可觀。而飛輪儲能受到轉速及機械強度的限制。

在微電網中，由負荷或者微電源導致的電能質量問題往往具有持續時間短、出現頻繁的特點。相比較而言，作為短期儲能裝置，超級電容器更為理想,因此，主要考慮超級電容器在微電網中的應用。雖然目前超級電容器價格依然偏高，但隨著價格的逐漸下降，超級電容器作為一種高效、實用、環保的能量存儲裝置，必然會成為理想的選擇。