專利名稱：一種利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)交流電存儲(chǔ)技術(shù)，具體方式地說是一種利用超級電容實(shí)施 電力削峰填谷的節(jié)能方法，該裝置適用于各種發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、送變電站以及各 個(gè)用電單位。
背景技術(shù)：
在日常民用、工業(yè)生產(chǎn)時(shí)， 一般用電高峰在白天，而在夜晚用電很少，這樣出 現(xiàn)了 "白天電不夠，晚上沒人用"的情況，對電網(wǎng)沖擊大，而且也對電能造成了 浪費(fèi)，忽高忽低的電壓也損害設(shè)備。由于沒有存儲(chǔ)設(shè)施， 一旦用電所有的電能都 要從電廠發(fā)出，從送變電系統(tǒng)，到用戶線路都承受著高負(fù)荷， 一旦中間有不堪承 受負(fù)荷的情況出現(xiàn)，就會(huì)嚴(yán)重影響下游的用電。
針對以上情況供電系統(tǒng)提出了 "峰谷分時(shí)電價(jià)"政策，白天用電高峰實(shí)行高電 價(jià)限制用電，夜間用電低谷實(shí)行低電價(jià)鼓勵(lì)用電。盡管實(shí)行了該政策，但是人們 日常的作息是無法改變的，分時(shí)電價(jià)作用很小，很多地方為了保證用電不得不依 然采取拉閘限電的措施，影響了正常的工作和生產(chǎn)。如果新上電廠、電網(wǎng)增加了 很多投入，晚上卻依然閑置產(chǎn)能，造成很大浪費(fèi)。
這樣，電廠白白增加了投入，卻依然滿足不了工業(yè)民用白天的用電，而夜間依 然閑置著發(fā)電能力，是一種浪費(fèi)。用戶在高峰時(shí)期用電，又繳納了加價(jià)的電費(fèi)， 也是一種浪費(fèi)。
目前已知的蓄能方法有提水蓄能、壓縮空氣蓄能、蓄電池蓄能、電解水生產(chǎn)氫 氣蓄能，上述各種方式都是利用電網(wǎng)用電低谷時(shí)廉價(jià)的電能變成容易存儲(chǔ)的能量 存儲(chǔ)起來，到用電高峰時(shí)段再用來發(fā)電
如提水蓄能，就是將低水位的水提到高水位的水庫中蓄存起來，到用電高峰時(shí)， 利用水位差驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電；
如壓縮空氣蓄能，是利用電廠的用電低谷時(shí)段的廉價(jià)電能驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)將空 氣壓縮或液化，到用電高峰時(shí)，再利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作繼而帶動(dòng)發(fā)電機(jī) 發(fā)電；
蓄電池蓄能，是利用電廠的用電低谷時(shí)段的廉價(jià)電能，通過整流充入蓄電池， 到用電高峰時(shí)，再利用逆變器將蓄電池中的直流電變成交流電送入電網(wǎng)；
電解水生產(chǎn)氫氣蓄能，是是利用電廠的用電低谷時(shí)段的廉價(jià)電能通過整流變成 直流電，用直流電電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，將氫氣和氧氣壓縮充入氣瓶存儲(chǔ)起來，到用電高峰時(shí)利用氫燃料電池發(fā)電，再經(jīng)逆變器變成交流電送入電網(wǎng)。
上述各種蓄能方式都不是很理想，普遍存在，成本高、占地面積大，安全性和
使用壽命不能保證，比如提水蓄能需要有大容量的高水位蓄水池和低水位蓄水池
的地理環(huán)境，不易被普遍推廣應(yīng)用。
壓縮空氣蓄能，需要建設(shè)大容量儲(chǔ)氣罐，加工工藝難度和成本價(jià)格都可想而知。 蓄電池蓄能，目前廣泛使用的鎳鎘電池，鋰離子電池，鉛酸蓄電池，而鎳鎘電
池，鋰離子電池，鉛酸蓄電池，不僅壽命短，最多只能充放600次，且不能完全
放電，廢棄的電池廢液還會(huì)對環(huán)境有巨大污染。
電解水生產(chǎn)氫氣蓄能，不僅要考慮氣體存儲(chǔ)問題，還要考慮安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有蓄能技術(shù)的不足，提供一種使用超級電容的電力削峰 填谷節(jié)電裝置。
本發(fā)明的使用超級電容的電力削峰填谷裝置，是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，利用超 級電容器模塊陣列組成大容量蓄電設(shè)備，通過逆變器和整流器連接檢測控制切換 模塊并入市電電網(wǎng)，檢測控制切換模塊即時(shí)檢測電網(wǎng)供電狀態(tài)，夜間用電低谷時(shí)， 檢測控制切換模塊將電網(wǎng)低價(jià)電能接入，通過整流充入超級電容器模塊陣列存儲(chǔ) 起來即時(shí)實(shí)施市電電網(wǎng)填谷；白天用電高峰時(shí)，檢測控制切換模塊檢測到用電高 峰即時(shí)將逆變器轉(zhuǎn)換成的交流電接入市電電網(wǎng)，對市電電網(wǎng)進(jìn)行電能補(bǔ)充實(shí)施市 電電網(wǎng)削峰。
本發(fā)明的有益效果是采用超級電容做關(guān)鍵存儲(chǔ)元件，突破了直流蓄電池的使 用壽命限制，超級電容在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至極限內(nèi)的任意電位，且 可以完全放出。而電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍，如果過放 可能造成永久性破壞。存儲(chǔ)系統(tǒng)采用了超級電容，可連續(xù)充放50萬一IOO萬次， 耐大電流放電，至少有幾十年的使用壽命，不含有害金屬，是環(huán)保產(chǎn)品，本發(fā)明 的具體結(jié)構(gòu)，是由接入裝置、旁路系統(tǒng)、變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、定時(shí)/控制系 統(tǒng)組成，電流通過接入裝置引到變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，再進(jìn)入存儲(chǔ)系統(tǒng)和旁路。
超級電容的荷電狀態(tài)(S0C)與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù)，而電池的荷電狀態(tài)則包 括多樣復(fù)雜的換算。
超級電容與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容相比可以存儲(chǔ)更多的能量，電池與其體積相 當(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯?chǔ)更多的能量。在一些功率決定能量存儲(chǔ)器件尺寸的 應(yīng)用中，超級電容是一種更好的途徑。
超級電容可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響，相反如果電池反復(fù)傳輸高 功率脈沖其壽命大打折扣。
超級電容可以快速充放電而電池快速充放電則會(huì)受到損害。超級電容可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次，而電池壽命僅兒百個(gè)循環(huán) 超級電容沒有任何記憶效應(yīng)。
低溫下，超級電容電容量幾乎沒有衰減，而電池在低溫下會(huì)衰減到標(biāo)定容量的
60Q/o-70%。
電池使用的電解液對環(huán)境污染極大，而超級電容破損后幾乎無污染。 本發(fā)明的方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)可靠，存儲(chǔ)量大，真正主 動(dòng)實(shí)現(xiàn)了削峰填谷，減輕了發(fā)電廠，送變電，用戶的電路負(fù)荷，安全環(huán)保，自動(dòng) 化程度高，為國家和用戶都節(jié)約了資金的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣使用價(jià)值。


附圖1為主動(dòng)式超級電容節(jié)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
參照說明書附圖對本發(fā)明的利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能方法作以 下詳細(xì)地說明。
本發(fā)明的利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能方法，是利用超級電容器模 塊陣列組成大容量蓄電設(shè)備，通過逆變器和整流器連接檢測控制切換模塊并入市 電電網(wǎng)，檢測控制切換模塊即時(shí)檢測電網(wǎng)供電狀態(tài)，夜間用電低谷時(shí)，檢測控制 切換模塊將電網(wǎng)低價(jià)電能接入，通過整流充入超級電容器模塊陣列存儲(chǔ)起來即時(shí) 實(shí)施巿電電網(wǎng)填谷；白天用電高峰時(shí)，檢測控制切換模塊檢測到用電高峰即時(shí)將 逆變器轉(zhuǎn)換成的交流電接入市電電網(wǎng)，對市電電網(wǎng)進(jìn)行電能補(bǔ)充實(shí)施市電電網(wǎng)削 峰。
本發(fā)明的利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能裝置，其結(jié)構(gòu)是由檢測控制切 換模塊、逆變器、整流器和超級電容儲(chǔ)能模塊陣列組成，檢測控制切換模塊設(shè)置 在逆變器和整流器之間，超級電容儲(chǔ)能模塊陣列分兩路與逆變器和整流器連接。
檢測控制切換模塊是由電壓、電流傳感器、單片機(jī)和電力切換開關(guān)組成，電壓、 電流傳感器將市電電網(wǎng)的電壓電流變化數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)市電電網(wǎng) 的削峰填谷控制參數(shù)即時(shí)切換電網(wǎng)與逆變器和整流器的連接。
超級電容器模塊陣列是至少兩組超級電容器模塊以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接組成， 每組超級電容器模塊是由至少是由1只超級電容器組成。
系統(tǒng)可以設(shè)置有旁路，在儲(chǔ)電同時(shí)也向下游供電，不影響下游使用。由檢測控 制切換模塊決定開關(guān)旁路。
本發(fā)明，對國家電網(wǎng)真正主動(dòng)的實(shí)現(xiàn)廠削峰填谷，節(jié)約了國家巨額資金，減少 了電網(wǎng)沖擊，對用戶節(jié)約了電費(fèi)，凈化了電源，保護(hù)了設(shè)備。
除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能方法，其特征在于，利用超級電容器模塊陣列組成大容量蓄電設(shè)備，通過逆變器和整流器連接檢測控制切換模塊并入市電電網(wǎng)，檢測控制切換模塊即時(shí)檢測電網(wǎng)供電狀態(tài)，夜間用電低谷時(shí)，檢測控制切換模塊將電網(wǎng)低價(jià)電能接入，通過整流充入超級電容器模塊陣列存儲(chǔ)起來即時(shí)實(shí)施市電電網(wǎng)填谷；白天用電高峰時(shí)，檢測控制切換模塊檢測到用電高峰即時(shí)將逆變器轉(zhuǎn)換成的交流電接入市電電網(wǎng)，對市電電網(wǎng)進(jìn)行電能補(bǔ)充實(shí)施市電電網(wǎng)削峰。
2、 一種利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能裝置，其特征在于，包括檢測 控制切換模塊、逆變器、整流器和超級電容儲(chǔ)能模塊陣列，檢測控制切換模塊設(shè) 置在逆變器和整流器之間，超級電容儲(chǔ)能模塊陣列分兩路與逆變器和整流器連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的的節(jié)能裝置，其特征在于，檢測控制切換模塊是由電壓、 電流傳感器、單片機(jī)和電力切換開關(guān)組成，電壓、電流傳感器將市電電網(wǎng)的電壓 電流變化數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)市電電網(wǎng)的削峰填谷控制參數(shù)即時(shí)切換 電網(wǎng)與逆變器和整流器的連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的的節(jié)能裝置，其特征在于，超級電容器模塊陣列是至少 兩組超級電容器模塊以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接組成，每組超級電容器模塊是由至少 是由1只超級電容器組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用超級電容實(shí)施電力削峰填谷的節(jié)能方法，該方法是利用超級電容器模塊陣列組成大容量蓄電設(shè)備，通過逆變器和整流器連接檢測控制切換模塊并入市電電網(wǎng)，檢測控制切換模塊即時(shí)檢測電網(wǎng)供電狀態(tài)，夜間用電低谷時(shí)，檢測控制切換模塊將電網(wǎng)低價(jià)電能接入，通過整流充入超級電容器模塊陣列存儲(chǔ)起來即時(shí)實(shí)施市電電網(wǎng)填谷；白天用電高峰時(shí)，檢測控制切換模塊檢測到用電高峰即時(shí)將逆變器轉(zhuǎn)換成的交流電接入市電電網(wǎng)，對市電電網(wǎng)進(jìn)行電能補(bǔ)充實(shí)施市電電網(wǎng)削峰。本發(fā)明的方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)可靠，存儲(chǔ)量大，真正主動(dòng)實(shí)現(xiàn)了削峰填谷，減輕了發(fā)電廠，送變電，用戶的電路負(fù)荷，安全環(huán)保，自動(dòng)化程度高，為國家和用戶都節(jié)約了資金的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的推廣前景。
文檔編號H02J3/01GK101562343SQ200910015008
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者趙昊升 申請人:趙昊升