[发明专利]一种超级电容器单体及超级电容器电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，特别是涉及一种超级电容器单体及由这种超级电容器单体组成的超级电容器电源系统。

背景技术

随着我国社会经济的高速发展，我国目前已经成为世界上最大的电梯生产国、出口国和保有国，一批国内企业已经成长为世界上最重要的电梯生产商。2010年中国的在用电梯数量达到了约160万台以上，而且其数量还在不断的高速增长之中，而1台典型的电梯每年的用电量大约为15000kWh左右。在对宾馆、写字楼、民宅等的用电情况调查统计中，目前全国电梯年耗电量约300亿度，用电量占总用电量的17%～25%以上，仅次于空调用电量，高于照明、供水等的用电量。而随着现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高，电能供需矛盾日益突出，节电呼声日益高涨，如何打造绿色节能环保电梯开始成为这个行业的一大挑战。

在我国发展电梯节能技术具有非常重要的现实意义，电梯的使用过程中通常会遇到许多频繁起停、升降、加速、减速等工作状况，在下降、减速等工况时，往往会流失掉大量的能量，如果将这些能量加以回收利用，将会节约一笔可观的能源。因此电梯能量回收对于减少电梯的耗电量有很大的意义。

目前的节能电梯的一般技术是将电梯下落时的势能回收转化为电能，然后反馈回电网。但是目前该技术主要有两个问题，一是对于电网来说反馈电能属于污染，因此不愿意接受，二是电梯用户付出成本却没有收益，因此市场推广非常困难。

近几年来，国内外也出现了一些电梯能量回收的新技术，如在2010中国国际电梯展览会上，三菱电机展出了一种“混合电力电梯”，它是将反馈的电能存储在蓄电池中，再直接供电梯使用，这种混合电力电梯系统与以往的产品相比，可节能约20%。又如在专利号为“201020149696”的实用新型专利中，公开了一种新能源电瓶电梯，采用电压为48V的电瓶两只或多只，作为动力电源和蓄电装置。目前这些公开的技术虽然能达到回收部分能量的目的，但是局限于电源技术的发展， 所使用的蓄电装备多为蓄电池或者铅酸电池，功率特性较差，回收速度慢，并且寿命较低，通常充放电次数只有1、2千次，这大大增加了电梯的维护成本，不利于电梯能量回收系统的规模化推广与应用。

而超级电容器是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件。相比传统电容器，超级电容器有着更高的能量密度；相比电池，超级电容器有着较高的功率密度和更好的循环寿命。因此，它结合了传统电容器与电池的优点，是一种应用前景广阔的化学电源，属于新兴的功率补偿和储能装置范畴。近几年来，超级电容器技术的发展引起了人们的广泛关注，并已成功应用在消费电子类产品、能源交通（电动汽车、太阳能和风能储能）、功率补偿等领域，其市场规模正在快速扩大。

将超级电容器用于电梯能量回收系统中，可充分利用超级电容器的快速充电特性、长循环寿命、高比功率、能量转化效率高等特点，不仅可以提高回收能量的效率，并且由于其超长的循环寿命（≥1000000次，可使用10年），和电梯的寿命同步，可免去维护与更换电源的后顾之忧。另外，由于超级电容器放电时电压可以放到0V，在作为能量回收系统电源的使用过程中只用了其总能量的60%-70%，因此当电梯发生电源故障等失电状况下，超级电容器还可以作为后备电源继续供电，提供电梯内的通风和照明，将乘客送到最近的一层，保证电梯及乘坐人员的安全。因此这种超级电容器电源系统不仅可以回收能量直接用于驱动电梯，而且还可作为后备电源以提高电梯的安全性。

该系统不仅可应用于新生产的电梯，而且还可方便的用于旧电梯改造，以最大化的发挥其节能效果。预计节能将超过40%，而且新增投资在2～3年即可通过节省的电费回收，节能效果显著，同时可以大大提高电梯应对各种故障的能力。因此该技术社会意义重大，市场前景非常广阔。

同时，出于设计、安装和维修方便的考虑，用于电梯能量回收以及失电保护的超级电容器系统和电梯的控制系统一般放置于楼层顶端，放置环境温度略高于室温，而且会经历高温夏季，而集成的散热系统一般都是在超级电容器系统运行的时候当实际温度高于设定温度时启动，这就给超级电容器单体及系统的长期搁置寿命带来了不利的影响。因此，本发明通过对超级电容器单体中的电解液的添加剂进行研究，取得显著的效果。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于电梯能量回收以及失电保护的超级电容器单体以及超级电容器电源系统，以克服现有技术存在的上述缺陷。