[发明专利]一种超级电容器与蓄电池的混合储能装置

说明书

本发明公开了电学技术领域的一种超级电容器与蓄电池的混合储能装置，包括可再生资源发电系统、直流母线、控制器、负载、蓄电池组和超级电容器组；可再生资源发电系统通过直流电母与负载电连接，蓄电池组和超级电容器组均与直流电母电连接；蓄电池组、超级电容器组和直流电母均与控制器电连接；所述控制器用于获取各个电压值，并根据获取的电压值控制蓄电池组和超级电容器组的充放电。直流电母将电压情况反馈给控制器，控制器判断系统处于何种工作状态，控制器根据判断结果，分别控制蓄电池组和超级电容器组的充电、放电或断开与直流母线之间的连接。

技术领域

本发明属于电学技术领域，具体是一种超级电容器与蓄电池的混合储能装置。

背景技术

伴随着煤、石油等传统不可再生能源的日益枯竭，各国均在大力开发太阳能、风能、海洋能等环境友好型可再生能源，意在扩展可利用的能源形式，缓解日益增长的能源需求问题。但是太阳能、风能、海洋能等可再生能源具有随机性、波动性等特性，造成风、光等可再生能源发电单元的输出功率具有较大的随机性，进而会严重影响电网的电能质量、调度稳定运行。目前基本使用储能系统对可再生能源发电系统的输出功率进行平抑。

由于可再生能源发电系统输出功率的随机性、波动性，需要储能设备具备高能量密度、高功率密度、较长的循环寿命等特性。但目前的储能技术，没有集这些特性于一身的单一储能设备，目前的技术条件下，需采用混合储能技术，从目前储能技术的成熟度方面来讲，超级电容器和蓄电池的搭配较为合理。超级电容器和蓄电池的充放电效率较高，且超级电容器功率密度高、能量密度较低，而蓄电池能量密度高、功率密度较低，能够实现互补，将超级电容器、蓄电池混合使用具有很高的实际应用价值。

中国专利公布号CN104715931A公开了一种储能元件与超级电容器元件，其中的储能元件包括正电极以及相对所述正电极配置的负电极。正电极与负电极分别位于一集电箔的至少一面。所述正电极以及所述负电极分别包括活性物质、导电助剂与黏接剂，且活性物质包括孔洞材料、氧化还原电极材料、或其组合。正电极以及负电极至少其中之一为具有三层以上的多层结构。

但是，上述方案仅采用超级电容器进行储能，不能同时对电能的产生与消耗进行平衡，因此，有必要提出一种超级电容器与蓄电池的混合储能装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是一种可以对电能的产生与消耗进行平衡的超级电容器与蓄电池的混合储能装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种超级电容器与蓄电池的混合储能装置，包括可再生资源发电系统、直流母线、控制器、负载、蓄电池组和超级电容器组；可再生资源发电系统通过直流电母与负载电连接，蓄电池组和超级电容器组均与直流电母电连接；蓄电池组、超级电容器组和直流电母均与控制器电连接；所述控制器用于获取各个电压值，并根据获取的电压值控制蓄电池组和超级电容器组的充放电。

采用上述方案后实现了以下有益效果：

直流电母将电压情况反馈给控制器，控制器判断系统处于何种工作状态，控制器根据判断结果，分别控制蓄电池组和超级电容器组的充电、放电或断开与直流母线之间的连接。通过控制器对超级电容器和蓄电池组的充放电控制，可以很灵活的适应多变的外界自然资源环境对可再生能源发电系统电力输出的影响，当光照等自然资源丰富、稳定的时段，利用超级电容器组、蓄电池组同时充电，用以吸收可再生资源发电系统发出的多余的能量；当光照、风速等自然资源状况不好，可再生资源发电系统产生的电能不能够满足负载要求时，利用超级电容器组和蓄电池组控制器控制超级电容器组和蓄电池组放电，以满足负载的需求。

将超级电容器与蓄电池联合作为储能装置，能够根据可再生资源发电系统的不同电力输出情况对混合储能进行控制，不仅功率密度大又保持了传统电容器快速充放电的特性，而且可以提供大脉冲功率，循环寿命长同时平衡电能的产生与消耗，且能够有效地延长蓄电池的使用寿命。

进一步，还包括DC/DC转换器，蓄电池组通过DC/DC转换器与超级电容器组电连接。