超级电容器

介绍了配网自动化用后备电源的现状，分享了配网自动化用后备电源的维护方法、配网自动化用后备电源的各种对比，以及超级电容器在配网自动化用后备电源的应用，最后对配网自动化用后备电源的未来进行展望。

为解决风电场并网时的功率波动影响电网稳定性的问题，提出一种基于北方苍鹰（northern goshawk optimization，NGO）算法优化变分模态分解（variational mode decomposition，VMD）参数的混合储能功率分配策略。首先，按照风电场并网技术规范，采用自适应平均滤波法对风力发电功率进行滤波，并由滤波后的并网功率计算出波动功率。然后，采用NGO优化VMD算法中分解模态数K值和二次惩罚因子α值的最优值组合，将波动功率信号经VMD分解后实现在锂电池和超级电容器的功率分配，最后，采用双重模糊控制对混合储能系统（hybrid energy storage system，HESS）的荷电状态（state of charge，SOC）进行优化，完成HESS功率的二次分配。仿真结果表明，该控制策略不仅能够满足风电并网最大功率波动要求，还可以保持SOC维持在合理范围，实现HESS长期安全运行。

电力电子化的直流配电网存在低惯性问题，不利于系统稳定运行。混合储能设备可向电网提供虚拟惯性，但不同类型的储能之间存在功率协调问题，并且储能的荷电状态(state of charge, SOC)对虚拟惯性的调节也有约束作用。针对上述问题，提出了一种自适应时间常数的分频控制策略，时间常数根据混合储能系统(hybrid energy storage system, HESS)的SOC而动态调整以改变功率分配。首先，通过分析储能SOC与虚拟惯性的关系，并考虑储能充放电极限问题，研究兼顾SOC、电压变化率以及电压幅值的自适应虚拟惯性控制策略，提高系统惯性。然后，建立控制系统的小信号模型，分析虚拟惯性系数对系统的影响。最后，基于Matlab/Simulink搭建直流配电网仿真模型，验证了所提控制策略能合理分配HESS功率，提高超级电容器利用率，改善直流电压与功率稳定性。

战时，航母上两部主力弹射储能系统可能遭受打击，进而使其蓄电池组部分遭受损坏。依靠两者之间功率动态平衡建立的交替弹射时序可能发生紊乱。针对此问题，提出了基于电磁弹射系统耦合的弹射时序再恢复控制策略。首先，建立了包含蓄电池、超级电容器(super capacitor, SC)、直线电机(line motor, LM)及耦合装置的电磁弹射系统耦合模型。其次，在分析弹射系统动态特性的基础上，提出了充放电功率优化策略。即通过协调互联装置与储能控制，在失衡的非完备状态初始条件下，实现两侧系统在各自弹射周期内功率交替性动态平衡，进而恢复正常的弹射时序。并针对动态充放电过程中的蓄电池单侧耗尽问题，提出了基于荷电状态(state of charge, SOC)均衡的自适应下垂控制方法。最后利用Matlab/Simulink软件进行建模仿真，验证了所提策略在实现交替弹射时序再恢复及避免蓄电池单侧耗尽方面的有效性和优越性。

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过去20年的消费类技术将锂离子电池作为不可或缺的能量来源置于讨论中心。手机、耳机、家电和电脑是此类电池最常见的使用场景，而交通领域的电气革命进一步加深了人类对电池的这种依赖。因此，全世界的科学家和企业多年来一直致力于利用超级电容器等创新技术来提高其性能。