——普爾世超級電容充電電源與Maxwell超級電容完美結合于風電變槳系統

圖1  Maxwell超級電容與PULS普爾世PAS395完美結合

儲能元件在惡劣工況下的應用

提及儲能，在傳統應用中大多是以鉛酸蓄電池作為儲能單元的。近年來，移動儲能領域出現越來越多的鋰電池，比如鋰電池在電動汽車上的應用等等。但是，在工業領域，尤其是在環境較為惡劣的應用場合，對儲能單元的要求非常嚴苛，具體如下：

?   更好的輕便性（體積及重量）

?   更寬泛的可耐受的工作環境溫度（尤其是低溫范圍）

?   更高的充放電次數

?   更長的使用壽命

?   更高的利用率（可深度放電）

?   可快速地充滿電

?   更高的峰值功率響應

?   免維護

以上的這些要求制約了鉛酸蓄電池以及鋰電池在這種場合的應用。但也由此可見，超級電容器EDLC(Electrical Double Layer Capacitor)正是這種應用領域的最佳選擇，因為超級電容器具備上述所有特點。實際應用時，可以通過將超級電容單體的串并聯來增大容量。

超級電容在風電應用中的優勢

下面我們就講講儲能界著名的Maxwell公司的超級電容在風力發電機變槳控制系統中應用。

變槳控制系統是通過改變葉片迎角來實現風機功率控制的。具體說，就是通過在葉片和輪轂之間安裝的變槳驅動電機帶動回轉軸承轉動從而改變葉片迎角，由此控制葉片的升力，以達到控制作用在風輪葉片上的扭矩和功率的目的。變槳控制系統作為風力發電機的基本控制系統，有如下兩個主要任務：

1.    根據實際的風況調整葉片迎角以獲得最佳發電效率；

2.    當風機出現其它故障時，使用Maxwell超級電容作為動力驅動變槳電機使葉片安全順槳。

由此可見，控制電機使葉片實現轉動的是電機的驅動裝置，如變頻器等。當電網電壓正常時，驅動電機的動力是通過電網整流后來提供的；當電網電壓跌落或者斷電時，或者風機發生其它故障時，需要后備電源（Maxwell的超級電容）來給變頻器提供直流電壓，實現葉片安全順槳，達到安全運行的目的。

在如今海上風機逐漸成為主流趨勢的基礎上，隨著單臺風機的功率級別越來越高，變槳控制系統對后備電源的應用需求也越來越多。鉛酸電池的諸多局限性自然推動了儲能元件的技術革新。相比于傳統鉛酸電池，Maxwell超級電容的主要優點在于：

?   體積可依據具體要求靈活調整，重量更輕

?   工作溫度范圍寬泛：-40°C…+65°C，無需加熱措施

?   理論上無限次的充放電次數

?   10年以上的使用壽命

?   更高的利用率（可深度放電至0V）

?   免維護

?   經歷了多年的發展，性價比趨于合理

好馬配好鞍

自古云：好馬配好鞍。如果我們把Maxwell超級電容比為一匹動力強勁的好馬，此時，正需要一個高可靠性的皮實的好鞍。來自德國的PULS普爾世電源以其卓越的性能與品質，為Maxwell成功充當“好鞍”的角色。

                 圖2  PAS395                                                圖3  CS10.481

普爾世的兩款超級電容充電器PAS395（圖2）和CS10.481（圖3）可為不同電壓等級的Maxwell超級電容充電，具體的參數對應下表（表1），兩者的完美搭配不僅使得風電變槳系統更加穩定，更是“風馳電掣”地帶來了整個移動儲能領域的技術革新。

表1  PULS普爾世PAS395和CS10.481參數

（參數均引自：PULS普爾世相應產品的官方數據表）

結語

PULS普爾世工控電源作為“高頻化”、“數字化”、“低功耗”的技術革命先驅，自成立伊始一直持續專注于工控行業的導軌式電源的研發和應用。多年來隨著中國的風電事業的不斷發展，普爾世電源集團（中國）秉承“精于電?致于心”的理念，致力將更多可靠、先進的電源技術與方案帶到中國，與中國的風電事業共同成長。