超级电容和锂电池在船舶中的应用研究

栏目:国际业绩

更新时间:2021-07-25

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超级电容和锂电池在船舶中的应用研究

产品简介

概要:分析了船舶电力前进系统所面对的难题,针对这些难题引进了储能元件。

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本文摘要:概要:分析了船舶电力前进系统所面对的难题,针对这些难题引进了储能元件。

概要:分析了船舶电力前进系统所面对的难题,针对这些难题引进了储能元件。分别讲解了两种典型的能量储存技术即超级电容技术和锂电池技术,对这两种技术的基本原理和各自的优缺点展开了概括,得出了应用于与实际船舶的实例。结果表明混合储能技术的用于不仅可以入手船舶电网功率波动,还可以节省燃油增加危害气体的废气。陈刚张思全(上海海事大学物流工程学院,上海201306)  在多数情况下,船舶电力前进系统都是内燃机驱动发电机组为系统供电。

由于海洋环境复杂多变,阻抗是变化的,当阻抗背离最佳负荷点时,燃油就不会得到充份自燃,燃油的利用率随之大幅上升,同时不会产生大量的氮氧化物和硫氧化物,对环境导致污染。能量存储技术是解决问题这一问题的办法之一。  利用储能单元在系统轻载时将多余的能量储存起来,来避免该能量对电网的冲击。

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在系统短路时,储能单元获释能量来符合阻抗的市场需求。能量存储技术早已很好的应用于电动汽车行业。而大容量能量存储技术的发展,使得储能单元应用于船舶电力前进系统沦为有可能,利用储能单元来解决功率波动对船舶电力前进系统的影响将是未来船舶前进技术发展的新方向。

  1超级电容器技术  1.1超级电容器的结构  超级电容有时也被称作电双层电容器,或双层电容器,是一种享有低能量密度的电化学电容器,一个标准电池大小的电解电容为几十微法拉,但某种程度大小的超级电容器则可以超过几法拉,差异可约五个数量级。电容通过电容效应存储能量,它的容量和电极的表面积以及电解质的介电常数成正比,和电极之间的距离成反比。超级电容用于低介电常数电解质,它的电极使用多孔活性炭材料可以大大增加其表面积,这是超级电容能储存极大能量的主要原因。

一般来说情况下,两个电极由中间一块多孔活性炭薄膜分隔,两边是水或者有机电解液。图1展出了双层电容以及普通电容的结构原理。  1.2超级电容器的优缺点  超级电容的优点:  1)低电流容量。超级电容设计时配上一个很低的等效串联电阻,因此电容需要发送到以及吸取很高的电流。

超级电容的较低等效串联电阻需要使电容很快电池,电容本身的特点容许电容以某种程度的速度充放电,这是电池做到将近的。  2)使用寿命宽。超级电容的能量存储机制是高度共轭的过程,这个过程只移动电荷和离子,而会生产或毁坏化学键,因此充放电循环次数可以超过数十万次。小循环充放电和深度循环充放电都会伤害超级电容的性能,使得超级电容的用于更为灵活性。

此外,超级电容更容易存储,长时间摆放会对其性能导致影响。  3)温度范围广。由于超级电容需要利用化学反应就可以工作,因此能在很大的温度范围内运作。超级电容能在-40℃~+65℃内长时间工作。

  4)环境友好。超级电容用于的材料都是无环境污染的,在工作过程中也会产生剧毒有害物质。  5)维护保养更容易。

超级电容基本上不必须维修,没存储效能,不不存在静电过量的情况,需要在任何额定电压或高于额定电压的情况下工作。  6)状态监控更容易。由于在电容内储存能量只是电容和电压的功能,而且电容比较恒定,因此单程开放电路电压测量就可以确认荷电状态。

  7)缩短其他能源的使用寿命。像电池、专业发动机以及燃料电池这类能源在瞬态情况下展现出不是很好。对一些元件来说,瞬态过程不会很大延长元件的使用寿命。

融合超级电容和这些能源的用于,可从主要的能源中3组很多此类瞬态值。  超级电容的缺点:  1)能量密度较低。

超级电容的能量密度为1~10Wh/kg,为锂电池的1/10。  2)端电压变化较小。

超级电容的端电压在充放电过程中大大变化,因此必须在储能元件和负荷之间加装调压装置才能维持负荷外侧电压平稳,这使得储能系统的成本增加。  3)价格昂贵,超级电容单体的价格为锂电池的数十倍。


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