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减缓配电网冲击的超级电容储能站充电技术

 中国储能电站网  2019-07-09  

随着城镇化进程的加快， 城市交通压力越来越大。轻轨电车、 “智轨”电车等新能源公共交通工具的广泛应用， 在减少空气污染的同时， 有效减轻了城市交通压力。公共交通电车的储能装置主要采用锂电池储能系统和超级电容储能系统，与锂电池储能系统相比， 超级电容储能具有以下优点[
1]：
（1）循环寿命长， 正常使用情况下循环寿命大于100 万次。
（2）工作温度范围宽（-40 ℃～+70 ℃）， 适用于高寒地区。
（3）充放电电流大， 可用于吸收回馈制动的能量， 提高电车运行效率。
基于这些优点， 超级电容电车将在城市公共交通中得到广泛应用。
由于超级电容储能系统能量密度较低， 每隔几千米或十几千米需要对基于超级电容储能的电车充电。为了减少电车停靠时间， 要求充电时间短， 一般为几十秒， 这就需要充电站具有较大的充电功率。目前工程应用的充电站为整流式充电站， 如图1 （a） 所示。充电站采用10 kV 电网供电， 先经过多脉波整流变压器产生移相电压， 再进行多脉波整流， 将交流电转换为直流电， 最后通过DC/DC 变换器为超级电容电车充电。该充电站需要10 kV 专用电网， 采用兆瓦级工频变压器，体积较大， 且充电时对配电网冲击较大。为解决整流式电站存在的对城市配电网的大负荷短时冲击问题， 有研究者提出了基于超级电容预储能的电车充电站[2]， 如图1（b）所示。采用380 V 交流电供电， 经PWM（脉冲宽度调制）整流后变为直流电， 再采用隔离DC/DC 变换器为充电站超级电容组充电， 充电功率较小。与整流式充电站相比，基于超级电容储能的充电站对配电网无冲击， 且不需要10 kV 专用电网， 具有功率因数高、 高频变压器体积小等优点。基于超级电容储能的充电站需要对充电站的超级电容组预充电。