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风力发电变桨电池(LGP12/12)

风力发电变桨电池
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     LEGACY POWER (UK) LIMITED是享誉世界的电源电池制造公司。这家创立于英国工业重镇伯明翰的老牌电池公司始建于1921年,迄今为止已经生产了上千种各种类型各种型号的狮克(LEGACY)蓄电池、电源配件以及各种电线电缆产品。经过近百年的发展,已成为欧洲乃至世界工业电源电池的。

  北京狮克电源科技有限公司为LEGACY POWER (UK) LIMITED中国营销总部,全权负责中国市场的产品销售、售后服务及运作管理。

  北京狮克(LEGACY)电源蓄电池产品广泛服务于金融、石化、冶金、地铁、轨道交通、电力电网、政府、新能源、通信、IDC机房等行业系统。通过公司的严格管理,实践中不断开拓创新、努力进取。企业成功通过了质量管理体系ISO9001、ISO14001、ISO14500、欧盟CE认证、等一系列认证。向用户提供良好电源解决方案。

 

 

风力发电运行过程中,当风速发生变化时,风电机组凭借电网供电进行变桨控制,实现桨叶转速***优化。一旦电网发生断电,叶片需要立即切换到止转轴,以避免发生飞车倒塔的灾难性事故。若叶片轴部依然保持旋转,将对风机造成灾难性的损坏。一般会配备备用电源或不间断供电系统(简称UPS系统)来解决电网断电时的变桨供电。以往,人们通常采用铅酸电池作为变桨的备用电源。然而,由于铅酸电池本身的缺陷,成为风电紧急变桨系统可靠性的一大障碍。在对UPS电源失效“零容忍”的苛刻条件下,力容的超级电容器可以完胜铅酸电池。

 

 

 

与电池一样,超级电容作为储能元器件,可以满足风机变桨过程中的能量需求。电池通过正负极之间的电化学反应来进行能量储存和释放,而超级电容在充电时,通过电荷在平行的电极板上静电吸附这一物理过程来进行能量存储。

 

 

表1 超级电容和铅酸电池对比

 

 

超级电容内部直流电阻,称为等效串联电阻,简称ESR。ESR值的大小,决定了超容模组的倍率放电能力,限制了超容单体间的持续放电电流以及***大峰值放电电流。ESR值越低,峰值电流越高。力容的超容产品具有行业内***低的ESR,可以轻松应对紧急变桨情况下的大电流输出。

 

 

一般用直流日历寿命来衡量UPS系统中超级电容器的使用寿命。所谓直流寿命,是指模组的预期寿命,与每只电容单体的电压和工作温度有关。力容的2.7V,3000F超容产品,在2.7V额定电压和77oF下直流寿命为10年。若工作电压始终低于额定电压,综合考虑使用环境温度,直流寿命便可延长至15年以上。力容的超容产品将20%的容量衰减或100%的ESR增加定义为寿命终止,在这个定义下,产品寿命一般在10-15年以上。

 

 

力容的活化干法电极技术制备的超级电容,在可靠性和寿命方面比其他厂家的超容更具优势。其他厂家大部分使用湿法工艺进行电极制备,溶剂的残留会导致电容寿命缩短。和电池相比,力容的超容产品寿命更长(循环寿命和日历寿命),且充放电效率更高。

 

 

和铅酸电池相比,超级电容安全性更高,无有害物质,免维护,10-15年使用寿命,温度范围宽,性能衰减缓慢。

 

 

电池箱替代方案:将电池替换为超级电容器

 

 

当前大多数风力发电变桨系统的UPS备用电源已使用超级电容取代原先使用的电池。然而一些传统制造商依旧选择使用铅酸电池,这会在数年后引起大面积的维护更换问题。

 

 

为此,力容和Windurance有限公司合作开发出一种超级电容器改装的解决方案,来替代目前GE的30Nm&20Nm风电变桨系统中的能量存储和充电系统。该系统设计为“无缝衔接”式替代,无需对原先的变桨控制系统或操作系统做任何修改,力容替超容模组和超容充电单元(简称CCU)适配于不同的变桨系统,可以使用目前备用电源所使用的安装位置和电源线。改造方案中还包括了CCU的安装支架以及用于监控和通信的附加线束。

 

 

对于这种改造方案,每个模组由6个2.7V,3000F超容单体串联而成。例如在30Nm风力变桨控制系统中,每片桨叶中会使用6个6串模组(共计36个单体);在20Nm风力桨矩控制系统中,每片叶片中会使用4个6串模组(共计24个单体)。两个系统的工作电压分别为87V和58V,分摊到单体上,工作电压仅为2.42V,确保超级电容器有更长的使用寿命。

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