基于切换系统的储能节能系统双向DC_DC变换器建模与控制_李继方
第30卷第4期2011年10月
电工电能新技术
Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy
Vol．30，No．4Oct．2011
收稿日期：2010-
12-20基金项目：国家自然科学基金（51007056）；上海市教委科研创新重点项目（09ZZ162）；河南省高等学校青年骨干教师资
助计划（2010GGJS-263）；上海海事大学博士生创新基金（yc2009104）资助作者简介：李继方（1971-），男，河南籍，副教授，博士研究生，研究方向：电力传动与智能控制；
汤天浩（1955-），男，江苏籍，教授/博导，博士，研究方向：电力传动与智能控制。
基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC 变换器建模与控制
李继方
1，2
，汤天浩1，姚
刚
1
（1.上海海事大学物流工程学院，上海200135； 2.开封大学，河南开封475004）
摘要：吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。采用超级电容储能的节能系统，能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能。本文通过分析超级电容储能节能系统结构，得出储能系统等效电路；在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC 变换器切换系统模型，构造系统的Lyapunov 函数，并以此推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明，系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能，保持直流母线电压稳定，实现系统节能。
关键词：储能；双向DC-DC 变换器；切换系统；建模与控制
中图分类号：TM464
文献标识码：A
文章编号：1003-
3076（2011）04-0021-051引言
在工业生产过程中，回收利用电机回馈再生电
能已成为电机系统节能的重要途径之一。研究表明，该回馈再生电能非常大，如采油系统中，抽油机用电机有33.67%的时间处于发电状态，发电量占总用电量的12.85%；在轨道交通中，电力机车回馈
再生能量一般为牵引能量的30%甚至更多［1］
。为
回收和利用这部分巨大的再生电能，
开展储能节能系统双向DC-DC 变换器建模与控制研究具有十分重要的现实意义。
DC-DC 变换器常用的建模方法为“状态空间平均法”或“周期平均方法”
［2，3］
，这种通过忽略模型
中高次项，
而近似得到变换器小信号模型的方法存在建模精度不高，当大信号扰动时系统可能不稳定等诸多问题。为建立系统精确模型，许多学者开展了DC-DC 变换器的混杂系统建模研究。文献［4，5］分别建了DC-DC 变换器的二阶混杂系统模型、切换仿射线性系统模型等，
并提出了对应的控制策略。而用于储能系统的双向DC-DC 变换器，其负载与一
般纯电阻负载不同，属于阻容性负载，其端电压随储能量的增减而不断变化，这种动态特性使得系统阶次较高，不利于系统稳定性分析。文献［6］是采用“状态空间平均法”建立了降压模式下阻容性负载的双向DC-DC 变换器等效电路模型。文献［7］开展了超级电容储能节能系统的研究，提出了基于规则的能量管理方法。
本文回顾了当前回收和利用制动状态电机再生电能的常用方法，
在分析储能节能系统运行过程的基础上，得到储能节能系统的等效电路，进而，建立双向DC-DC 变换器的切换系统模型，
构造用于系统稳定性分析的Lyapunov 函数，
并以此获得系统切换控制律。最后分储能和放电两种工况进行仿真研究，仿真结果验证了所建模型的合理性和切换控制律的有效性。
2系统结构与等效电路
为了回收和利用电机制动时的再生电能，多电
机共用直流母线的系统结构被广泛应用，当系统中一台或多台电机处在制动状态时，制动状态电机再
22电工电能新技术第30卷
生的电能被回馈到共用的直流母线上，供耗能状态电机吸收，从而既处理了回馈电能又达到了节能目的。但该结构存在着制动状态电机再生电能不能被耗能状态电机完全吸收时，直流母线电压升高、设备无法正常运行或损坏等问题。为避免直流母线电压升高，将超级电容通过双向DC-DC 变换器接于系统直流母线上，
储存不能被耗能状态电机完全吸收的再生电能，保持直流母线电压的稳定，减小网侧供电功率的波动。系统结构如图1所示
。
图1
储能节能系统结构
Fig．1
Structure of energy-saving systems based on energy storage
对于图1所示储能节能系统，超级电容可等效为理想电容C sc 与等效并联电阻R EPR 并联的电路形式
［8］
。R EPR 也叫漏电电阻，表征超级电容的自放电
现象。文献显示6V300F 超级电容漏电流为19mA ，约为320Ω
［9］
。工程实际中，R EPR 一般不能忽略，因
此超级电容储能系统可等效为如图2所示电路。其中S 1、
S 2为理想开关，L 为理想电感，r 为超级电容和电感内阻之和，C 为直流母线侧电容，R 电容漏电电阻。系统直流母线的功率变化用受控功率源P 来描述，如果不考虑储能系统的损耗，P =0时，i 0=0，系统处于平衡状态，u 保持不变，储能系统不储能，也不释放能量；P ＞0时，i 0＞0，超级电容储能；P ＜0时，i 0＜0，超级电容释放电能。共用直流母线系统增加储能系统后，直流母线电压变化相对较小，也可用受控电流源取代受控功率源描述直流母线功率的变化。
3双向DC-DC 变换器切换系统模型对图2所示等效电路，设电感工作在连续电流
模式（CCM ），电路中的开关器件S 1、S 2可视为一对互质开关S 。变换器在互质开关闭合S =1和断开S =0的两子系统Σ1、Σ2间切换，如图3所示。
则双
图2
储能节能系统等效电路
Fig．2
Equivalent circuit of energy storage
systems
图3系统的子系统Fig．3
Subsystem diagram
向DC-DC 变换器可用切换系统描述为：
x （t ）=A σ（t ）x （t ）+B σ（t ）w （t ）（1）其中，x =［i
u
u sc ］T
，B σ（t ）
=
01
C
[]
T
，
w （t ）=i 0，s σ（t ）=
1
σ（t ）=10
σ（t ）={2
，σ（·）：［0，+?）
→N ，N =｛1，
2｝，A σ（t ）
=r L －
（1－s σ（t ））
L 1L
（1－s σ（t ））C －1RC 0
－1C sc
－
1R EPR C
sc 。通过第二章讨论，等效电阻r 很小，于是，
A σ（t ）
=0
－
（1－s σ（t ））
L 1L （1－s σ（t ））C －1RC 0
－1C sc
－
1R EPR C
sc 系统切换稳定时，并不是某一子系统稳定，也不是所有子系统都是稳定，而是系统在子系统间的切换达到平衡，在切换平衡点的邻域切换稳定［10］
。系
统处在切换平衡点时，
令x eq =i eq u eq
u []sc T ，
开关量s σ（t ）可看作连续量，用s eq 表示，则有
A eq x eq +
B eq w =0
（2）
第4期李继方，等：基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC 变换器建模与控制23
其中A eq =
Σ
2
i =1
αi A i ，B eq =
Σ
2
i =1
αi B i ，αi 是子系统Σi
的占空比，因此
Σ
2
i =1
αi =1，那么式（2）可写为0
－
（1－s eq ）
L 1L
（1－s eq ）C －1RC 0－1C sc 0
－
1R EPR C
sc i eq u eq u sc +01C
0i 0=0（3）
对于该储能系统，为保持直流母线电压稳定，把直流母线电压期望值u eq 作为已知参数参与求解平衡点，解式（3）可得
s eq =u eq －u sc u eq ，i eq =u eq u sc u eq
R
－i ()
（4）
但对于由超级电容构成的阻容负载，在储能和放电过程中，
超级电容端电压不断发生变化，因此系统并不存在严格意义上的切换平衡点，总是处于过渡过程中，但由于超级电容容量巨大，在一个采样周期内其电压变化很小，可以认为是常量，基于此得到的平衡点，称之为准平衡点，准平衡点的不断变化构成了储能系统的动态过程。
4变换器的切换控制律变换器的性能完全取决于切换信号σ（t ），在
电流连续模态下，双向DC-DC 变换器在Σ1、Σ2两个子系统间切换。定理1
对式（1）线性切换系统，若存在正定对称矩
阵P ∈R 3?3
，满足Lyapunov 函数V （x －x eq ）=（x －
x eq ）T P （x －x eq ）＞0，（x ≠x eq ），则存在切换控制律σ（t ），使得V ·
（x －x eq ）＜0，切换线性系统相对平衡点是渐近稳定的。此时切换控制律可取σ（t ）=arg min
i ∈｛1，2｝
(
2
－
（u －u eq ）2
R
+（iu eq －ui eq ）（s i －s eq ){
}
）
（5）
证明：考虑到双向DC-DC 变换器是端口受控的哈密
顿系统，取P =L 000C 000C
sc
时，显然P 为正定对称
矩阵。系统相对于准平衡点的Lyapunov 函数V （x －x eq ）=（x －x eq ）T P （x －x eq ），显然有V （x －x eq ）＞0（x ≠x eq ）。若系统运行在第i 个子系统，那么：
V ·
（x －x eq ）
=V ·i （x －x eq ）=2（x －x eq ）T P x =2（x －x eq ）T P （A i x +B i w ）
（6）
式（2）两边同乘2（x －x eq ）T
P ，和式（6）相减，
得：
V ·
（x －x eq ）=2（x －x eq ）T P （A i x －
A eq x eq +
B i w －B eq w ）=2（x －x eq ）T PA i （x －x eq ）－2（x －x eq ）T P （A i －A eq ）x eq （7）
把P 、
A eq 、x eq 代入式（7）可得V ·
（x －x eq ）为：V ·
（x －x eq ）=－
2（u －u eq ）2
R
+
2（iu eq －ui eq ）（s i －s eq ）
（8）
对子系统Σ1，则有：
V ·
（x －x eq ）=V ·
1（x －x eq ）=－
2（u －u eq ）
2
R
+2（iu eq －ui eq ）（1－s eq ）
（9）
对子系统Σ2，则有：
V ·
（x －x eq ）=V ·
2（x －x eq ）=－
2（u －u eq ）2
R
+2（iu eq －ui eq ）（0－s eq ）
（10）
当系统运行在子系统Σ1时，若V ·
1（x －x eq ）≤0，系统向切换平衡点靠近，是稳定的；若V ·
1（x －x eq ）＞0，由于－
（u －u eq ）
2
R
≤0，那么2（iu eq －
ui eq ）（1－s eq ）＞0，2（iu eq －ui eq ）（0－s eq ）＜0，因此V ·
2（x －x eq ）＜0，V ·
2（x －x eq ）＜V ·
1（x －x eq ），根据式（5）切换控制律，σ（t ）=2，子系统Σ2已被激活，
系统运行在子系统Σ2，仍向切换平衡点靠近，系统是稳定的。当系统运行在子系统Σ2时亦然。因此，在切换控制律式（5）作用下，双向DC-DC 变换器相对切换平衡点是稳定的。
5仿真研究
为验证所建模型的合理性和切换控制律的有效
性，根据直流母线电压期望值，由式（4）和式（5）得到系统平衡点和切换律，分储能和放电两种工况进
24电工电能新技术
第30卷
行仿真。设仿真参数：采样频率f =20kHz ，电感L =500μH ，直流侧电容C =1000μF ，直流侧电容漏电电阻R =100k Ω，超级电容C sc =33F ，R EPR =10k Ω，超级电容初始电压u sc =200V 。仿真时，取直流母线稳态电压期望值为540V 。
（1）储能系统储能。当受控功率源P ＞0，直流母线电压升高，
大于电压期望值，需要系统储能时，仿真结果如图4所示。从图4可以看出，在切换信号σ（t ）作用下，
储能系统在子系统Σ1和Σ2之间切换，电感电流流向超级电容，超级电容电压升高，系统储能，直流母线电压稳定在期望值。从图4还可看出，当P =0，网侧供电功率等于系统耗电功率，不需要储能系统储能也不需要释放时，在切换信号σ（t ）作用下，电感平均电流为零，储能系统不储能，也不释放电能，直流母线与超级电容电压保持不变
。
图4储能期间电压电流波形Fig．4
Voltage and current waveform of
energy storage period
（2）储能系统放电。当受控功率源P ＜0，直流母线电压下降，需要储能系统释放电能时，仿真结果如图5所示。从图5可以看出，在切换信号σ（t ）作用下，电感电流由超级电容流向直流母线，电流为负，超级电容电压下降，储能系统释放电能，直流母
线电压稳定在（略低于）期望值
。
图5放电期间电压电流波形Fig．5
Voltage and current waveform of discharge period
从两种工况的仿真可以看出，储能系统在切换信号σ（t ）作用下，实现储能系统的储能和放电功能，并保持直流母线电压稳定在期望值，验证了所建模型的合理性和切换控制律的有效性。
6结论
通过分析共用直流母线交流传动系统节能原
理，
构造了储能节能系统等效电路，在此基础上，建立了储能系统模型，并构造了系统的Lyapunov 函数，进而得到了系统切换控制律。分储能和放电两种情况对模型进行了仿真，结果表明，该模型通过储存、
释放电机回馈电能，使得回馈电能得到回收并充分利用，达到节能目的，并保持直流母线电压稳定。参考文献（References ）：
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Modeling and control for energy storage bi-directional
DC-DC converter based on switching system
LI Ji-fang1，2，TANG Tian-hao1，YAO Gang1
（1.Logistics Engineering College，Shanghai Maritime University，Shanghai200135，China；
2.Kaifeng University，Kaifeng475004，China）
Abstract：AC motor variable frequency speed regulation system has been widely used in industrial and agricultural production．Recycling is the important approach to save energy which is caused by braking of motors systems．Su-percapacitor based energy saving system can absorb the braking energy when motor decelerate，which achieves en-ergy-saving．In this paper，the architecture of an energy storage system is analyzed to get the equivalent circuit firstly．Then，the switching system model is established for the bi-directional DC-DC converter of the energy storage system，and Lyapunov function is constructed to get the system switch rules．Simulation result shows that with the control of the switching rules，the model can fully absorb and utilize the feedback electrical energy of the motor．Key words：energy storage；bi-directional DC-DC converter；switching system；
櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆
modeling and control
（上接第16页，cont．from p．16）
characteristics of the optocoupler are analyzed，and piecewise linear correction method is proposed．Finally the ex-periment results show that this method can easily solve the isolation problem of high voltage and low voltage．Moreo-ver，the passive voltage monitoring is also achieved with a low cost．
Key words：linearity correction；voltage monitoring；digital optocoupler；isolation
火力发电厂协调控制系统的分析
大型火电厂锅炉-汽轮机组协调控制系统的分析 上海发电设备成套设计研究所杨景祺 目前我国火电站领域的技术具有快速的发展，单元机组的容量已从300MW 发展到600MW，外高桥电厂单元机组容量已达到900MW。DCS系统在火电站的成功应用，大大提高了电站控制领域的自动化投入水平。本文主要对大型火电机组的两种主要炉型—汽包炉和直流炉机组的协调控制系统的设计机理进行概要性的说明。 1.协调控制系统的功能和主要含义 协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主汽压力的控制，达到锅炉风、水、煤的协调动作。对于协调控制系统而言包含三层含义：机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以及锅炉风、水、煤子系统的协调。 1.1.机组与电网需求的协调 机组与电网需求的协调主要是机组最快的响应电网负荷的要求，包括了电网AGC控制和电网一次调频控制两个方面。目前华东电网已实现了电网调度对电厂机组的负荷调度和一次调频控制。 1.2.锅炉汽轮机的协调 锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调，主要是协调控制锅炉与汽轮机，提高机组对电网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。从协调控制系统而言，对汽包锅炉和直流锅炉都具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大的差别。 1.3.锅炉协调 锅炉协调主要考虑锅炉风、水、煤之间的协调。 2.汽包锅炉机组的协调控制系统 汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出，主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全不同的控制特性，汽轮机以控制调门开度实现对压力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机
单元机组协调控制系统设计
单元机组协调控制系统设计 摘要 在单元制机组的不断发展，协调控制系统作为单元制机组的控制核心，已然成为电厂自动化系统中最为关键的组成单元。随着机组类型的不同，各个机组的参数也越来越高，容量也在逐渐增进，机组的动态特征和控制难度也随机组型号的不同而改动，因此不同机组的协调控制系统也是不同的。所以在设计协调控制系统时，应该综合考虑所研究机组的动态特征和生产流程，针对不同类型机组的进行相应的方略。在火电厂现场中，单元机组协调控制系统是一个具有强耦合、大时滞、大迟延、非线性等特征的一个多变量系统。所以，这些复杂的动态特征，使得创建单元机组的非线性动态模型成为一个难点，而且使协调控制及其参数整定变得复杂起来，往往使调节品质下降，不能得到令人中意的控制品质。 本文首先阐述了单元机组协调控制系统的结构和功能，并对机组的动态特征和负荷指令管理系统进行了描述。然后以一个300MW机组为研究对象，由分析得出该机组的模型结构，再对辨识出的协调系统的对象进行静态解耦控制，用工程正定法对解耦控制器参数进行整定，并用Matlab软件做了系统仿真。仿真结果表明，解耦后的协调控制系统可以达到令人满意的控制品质和效果。 关键词：协调控制；解耦控制；Matlab仿真；PID整定；300MW机组
Design of Coordinated Control System for Unit Abstract In the continuous development of unit system, coordinated control system as a unit system control core, has become the power plant automation system, the most critical component. With the different types of units, the parameters of each unit are getting higher and higher, the capacity is gradually increasing, the dynamic characteristics of the unit and the difficulty of control are also different types of change, so different units of the coordinated control system is different. Therefore, in the design of coordinated control system, should consider the selected units of the dynamic characteristics and process, for different types of units for the corresponding design. In the field of thermal power plant, the unit control system is a multivariable system with strong coupling, time variability, large delay and non-linearity. Therefore, these complex dynamic characteristics make the nonlinear dynamic model of the unit unit become a difficult point, and make the coordination control and its parameter setting become complicated, and the adjustment quality is often reduced, and the satisfactory control effect can not be obtained. In this paper, the structure and function of the unit control system are described, and the dynamic characteristics and load command management system of the unit are described. Then, a 300MW unit is taken as the object of study, and the model structure of the unit is obtained. The decoupling control of the identified coordinate system is carried out. The parameters of the decoupling controller are set by engineering positive definite method. Software to do the system simulation. The simulation results show that the coordinated control system can achieve satisfactory control quality and effect. Keywords:Coordination control system；Decoupling control；Matlab simulation；PID tuning ;300MW unit
交通信号控制优化服务解决方案
交通信号控制优化服务解决方案 1概述 交通信号控制优化服务是借助专业团队对交通信号控制方面进行挖掘，以更加有效地缓解目前由于机动车数量过快增长而造成路网交通运行压力增大，道路硬件资源增长严重失衡这一问题。具体服务内容包括： ?对交通信号控制理论及相关技术进行总结，规范信号优化工作流程，落实责任，建立统一化与个性化相结合的交通信号管理模式，保证交通信号合理运行，满足各种条件下道路交通参与者的通行需要。 ?通过对相关路口进行周期性调查，及时发现存在不足并予以改善、跟踪，从而不断提高其运行水平。 ?通过路口排查和调研，对有条件进行协调控制的路口设计协调控制方案，降低协调控制路口的行车延误，提高交叉口服务能力。 ?以周报、月报和专项分析报告总结归纳工作开展情况及完成效果，有计划性的回检评价历史优化路口，提炼可取之处及考虑不周的地方，对未来将有可能发生变化的交叉口或路段有一定预测性。 2服务内容 2.1交通信号管理基础工作 （1）交通信号控制理论及相关技术总结 交通信号控制理论及相关技术的总结包括对交通信号控制相关理论的总结和对现今主流信号控制模式及方法的总结2部分内容。 ?对交通信号控制相关理论的总结 包括对信号控制涉及的相关参数的总结、对通过能力的总结及对信号路口对车流停滞作用的总结3部分内容。 ?对现今主流信号控制模式及方法的总结 包括对单点信号控制模式与方法的总结、对交通信号子区划分的模式与方法的总结、对主干道交通信号协调控制模式与方法的总结、对同类型交通信号路口协调控制模式与方法的总结、对长距离交通信号协调控制模式与方法的总结以及
对区域协调控制模式与方法的总结六大类涵盖点、线、面三个层次的信号控制与协调方法的相关技术理论的总结。 在对交通信号控制相关理论的总结基础上，根据各地市信号路口特点，重点对适用该地信号控制特点的信号控制模式及方法进行总结。 ?单点信号控制 主要包括单点定时信号控制、单点感应信号控制和单点自适应信号控制三种方式。针对信号控制路口常用的单点信号控制方法有Webster等方法。 ?交通信号子区划分 主要基于距离原则、车流特征原则、周期原则的子区划分原则及其相关的关联度判断方法、合理周期范围判断方法的划分方法总结。 ?主干道交通信号协调控制 主要包括单向绿波协调控制、对称双向绿波协调控制、非对称双向绿波协调控制的方法。针对不同地市信号控制路口不同的流量特征可选用相对应的主干道信号协调控制方法。 ?同类型交通信号路口协调控制 主要针对信号路口饱和度同类型及其基础上的潮汐特征同类型进行交通信号路口同类型的判定分析，归纳与其相对应的信号控制适用方法。 ?长距离交通信号协调 主要对相邻路口间距离较长的信号路口及交通信号路口数较多的整体距离较长的协调控制方法进行研究，针对长距离交通信号协调的分类归纳相对应的协调模式及方法。 ?区域协调控制 交通区域协调控制是二维上的控制，它通过将绿波协调控制的路口利用组合叠加的方式，对各信号控制路口的信号周期、绿信比以及路口间的相位差进行优化，以减小延误、提高路网通行效率的信号控制方法。当前交通信号区域协调控制的方法主要可以分为结合调控的协调方法、基于延误的协调方法和基于绿波带优化的协调方法。 通过全面深入的了解信号控制的基础理论及信号控制主流模式及技术方法，掌握前沿技术，归纳出适用性强的主流核心技术规范，为交通信号控制优化提供
无线智能路灯节能控制系统介绍
第一篇项目概述 第一章城市照明节能改造的发展 随着我国城市建设的飞速发展，城市照明已成为体现城市形象的重要标志。对于一个城市而言，城市照明已不仅仅是锦上添花，而已成为一个城市形象的基本组成部分，在内容上，城市照明的表现手法越来越丰富；在趋势上，城市照明越来越注重科技含量。总体而言，城市正逐步走向高层次化。在满足城市功能与景观照明的同时，如何解决电费支出增加、应对电力供应缺口增大的矛盾，成为各地政府关心的问题。 中国作为世界第二大能源消费国，中央政府一直高度重视能源和节能工作， 90年代实施了可持续发展战略，颁布了《中华人民共和国节约能源法》； 2000年国家经贸委、国家计委发布了《节约用电管理办法》；2002年11月6日经贸委、国家计委、科技部、建设部等13个部门领导在北京召开《推动中国绿色照明工程》交流会；2004年11月26日建设部在北京召开《2004年中国城市照明国际研讨会》；2005年5月9日国家发改委在上海召开《中国绿色照明国际会议暨第六届国际高效照明》会议。建设部、国家发改委于2004年11月23日颁发了建城[2004]204号文件《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》,文件中明确指出，要大力推广节能技术，提高电能利用效力，尽快实现节能型的城市照明体系，有条件的城市应实施城市照明集中监控和分时控制模式，努力降低电耗，并要求2006年底之前改造完成。照明节电成为政府相关机构重大任务之一。 同时，对城市灯饰的管理与控制迫切需要一种科学、合理、高效的方法。因此，提供一种有效而合理的控制与管理的方法，对城市路灯与饰灯的运行状态进行远程智能监控显得极为重要。 首先回顾传统的路灯控制运行方式：钟控、人眼观测，派巡逻车轮巡……等等，传统路灯控制运行方式早已不能适应形势发展的需要，随着科学技术以超乎想象的速度的发展，计算机应用的迅速普及，GSM、GPRS无线通讯网络的问世，真正能够自动化的、远程管理的监控办法出炉了，基于这两大实用的新兴技术，针对一般城市路灯系统线路长、布局分散、管理困难，我公司自主研发、生产了我公司路灯自动化监控系统，它利用计算机技术，通讯技术对快速发展的城市路灯实行科学化的管理，从而提高道路照明的质量，实现故障检测的实时性和维修效率，保证城市整体的亮灯率和设备完好率，它不但能降低能耗、减轻劳动强度，而且避免了无畏的电能和人力物力的浪费，最终它提高了路灯所对社会的服务质量，综合发挥出城市道路照明的社会效益与环境效益。 智能路灯节能控制系统介绍 现代城市景观照明控制管理系统中，要求在实现效果的同时，更加注重集中管理操作的便捷性及场所性，以及设备的安装方便可靠。 1.1 产品特性 1、高效、稳定的经济型节电器： 我公司系列路灯节电器采用最先进的快速电子检测技术、微电脑的精确计算，通过电力电子智能控制技术，节电效果明显，节电率稳定在20%—45%。 2、无电网污染的“绿色环保”节电器： 在国外发达国家已有明文规定对电气设备谐波含量的限制，国内部分城市对谐波含量超标的设备也限制并入电网使用。我公司系列路灯节电器，实现了电压的正弦波输出，克服了晶闸管等类型灯光节电产品产生谐波的缺陷。 3、无“闪断”切换技术的智能节电器： “闪断”现象会导致HID灯(高压气体放电，如高压钠灯，金卤灯，高压汞灯等)熄灭。我公司系列路灯节电器运用了先进的控制技术，确保在自动运行时不发生闪断现象。 4、高速、智能的I2C数据总线控制系统： 我公司系列路灯节电器的控制核心FN-PSCEIP1000控制系统是在经过长期使用的FN-PSCEIP控制
替代蓄电池的超级电容储能模块设计
替代蓄电池的超级电容储能模块设计 引言 电能是当代社会不可或缺的重要资源，而储能设备的优劣直接影响着电力设备的充分应用。近年来随着便携式设备、不间断电源系统以及电动车的大量开发使用，蓄电池的使用量日益增加。可充电蓄电池，特别是铅酸蓄电池凭借其价格低廉、性能稳定、没有记忆功能等卓越特点普遍应用在各行各业。但蓄电池受其先天条件的制约，存在着循环寿命差、高低温性能差、充放电过程敏感、深度放电性能容量恢复困难、环境污染的问题，传统蓄电池已经越来越无法满足人们对储能系统的要求。 超级电容是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力[1，2],单体的容量目前已经做到万法拉级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵活、环境友好免维护等优点。自1957年美国人Becker发表第一篇关于超级电容的专利以来，超级电容的应用范围越来越广:在直流电气化铁路供电、UPS等应用方向进行研究，目前已开发出了50kVA和80kVA的实验样机[3]；利用超级电容器配合蓄电池作为辅助动力源，促进汽车的能源回收，提高能源利用率[4]，并出现了超级电容混合动力汽车[5]。随着超级电容性能的提升，它将有望在小功耗电子设备、新能源利用以及其他一些领域中部分取代传统蓄电池。 本文介绍了一种基于超级电容设计的用以替代12V蓄电池的超级电容模块，通过计算分析得出模块的组合结构、最佳充电电流范围、充电时间以及总的输出能量。该模块具有寿命长，不造成污染，功率和能量密度大等优点，具有很好的开发应用前景。 一、超级电容储能模块的设计 由于超级电容的放电不完全，存在最低工作电压，所以单体超级电容的能量为 ，其中C为超级电容的单体电容量，为单体超级电容充电 完成的电压值。 超级电容器单体储存能量有限且耐压不高，需要通过相应的串连并联方法扩容，扩大超级电容的使用范围。而通过相应的DC-DC芯片可以提高超级电容的最低工作电压。假设超级电容以m个串联，n组并联的方式构成。则每个超级电容的能量输出为 (1) 其中，为芯片的最低启动电压。故超级电容阵列的能量总输出为，为超级电容的总能量。 本文采用SU2400P-0027V-1RA超级电容，具有较高的功率比、能量比和较低的等效串联电阻（ESR（DC）=1mΩ）。为了构成替代12V蓄电池的超级电容模块，我们采用8
燃烧控制系统的设计
目录 一绪论...................................................................................................................................... 二燃烧控制系统的设计 2.1燃烧过程控制任务 2.2燃烧过程调节量 2.3燃烧过程控制特点 三燃料控制系统 ........................................................................................................................ 3.1燃料调节系统...................................................................................................................... 3.2燃料调节——测量系统...................................................................................................... 3.3给煤机指令.......................................................................................................................... 四600MW火电机组DCS系统设计 4.1 电源部分 4.2 通信部分 4.3 系统接地 4.4 软件部分 五结论................................................................................................................................... 参考文献...................................................................................................................................
600MW机组协调控制系统优化-5页文档资料
600MW机组协调控制系统优化 1 机组概况 河北国华沧东发电有限责任公司一期工程为两台600MW亚临界燃煤发电机组。汽机岛由上海汽轮机厂供货，锅炉岛由上海锅炉厂供货。 2 协调控制系统控制原理 协调控制的设计方案是以锅炉跟随为基础的协调控制系统，原设计机组采用定-滑-定运行方式，从0到27%为定压方式运行，27%到77%负荷区间为滑压运行方式，77%以上为定压运行方式。 锅炉主控输出指令由以下几个部分组成：1）机组负荷指令给定值信号；2）机组负荷指令给定值的微分信号；3）机组负荷指令目标值的微分信号；4）机组滑压设定值的微分信号；5）频差信号；6）压力设定值与实际值偏差的微分信号；7）锅炉主汽压力PID调节器输出信号。 其中，机组负荷指令给定值信号为锅炉主控制器的主前馈信号，其他微分前馈用于在机组负荷升降过程中提高锅炉主控制器的响应速度，压力设定值与实际值偏差的微分信号用于在主汽压力与设定值偏差过大时快速动作锅炉主控制器帮助调节主汽压力。 在机组负荷指令变化的初期汽机侧调门是基本不变的，因为送到汽机控制器的机组负荷指令要经过一个四阶滞后，延时时间t为锅炉产生蒸汽时间的0.2倍。经过四阶惯性环节延迟后的负荷指令还要加上压力拉回回路计算的结果，再与实际负荷值进行偏差运行，偏差值经PID回路计算后做为汽机主控的输出送往DEH控制系统控制阀门开度。汽机主控输出指令由以下几个部分组成：1）机组负荷指令给定值经过四阶惯性延迟；2）锅
炉主控送来的机组负荷指令给定值的一阶微分信号；3）频差信号；4）主汽压力偏差信号即压力拉回回路；5）实际负荷值。 以上信号1-4相加后同实际负荷求偏差送入汽机主控PID调节器，PID 调节器的输出来控制汽轮机调速汽门的开度。压力拉回回路就是计算设定压力与实际压力的偏差，当偏差值超过规定值后（原设计为±1.8%），就将这个偏差值经过处理放大后叠加到负荷命令回路中。举例来说，当升负荷时，根据滑压曲线首先要增大压力设定值，如果在升负荷过程中，实际压力比设定压力低出太多，超过规定值，就会产生一个负数加到负荷命令上，从而减小负荷命令，减小调门开度，以便于增大实际压力，当实际压力与设定压力偏差小于规定值时，该值输出为0。降负荷时也起到同样道理，因为该回路具有将压力拉回作用，因此称之为压力拉回回路。一次调频功能就是当电网频率低于或高于某个限值时，不通过协调控制回路产生命令，直接将信号作用到汽机控制器负荷调节回路，使机组负荷迅速变化以响应电网需要。 3 存在问题 #1、#2机组协调控制系统在2007年机组投入商业运营后基本能满足现场生产的需要，但是在负荷升降和遇到机组吹灰或燃料等扰动的情况下，主汽压力、温度的摆动幅度过大，导致汽包水位剧烈波动。同时快速负荷变化能力差，负荷命令变化后机组实际负荷响应慢，达不到调度中心对投运AGC机组的要求。 AGC投入合格标准：1）AGC机组负荷调节速率（MW/分钟）不小于机组额定出力的1.5%；2）机组投入AGC控制时，出力调整迟延时间应小于
节能自控系统技术参数
中央空调节能自控系统技术参数 一、空调机组 1、水冷冷水机组基本参数 二、末端设备技术要求
三、楼宇自控系统 5.1 系统概述 本系统主要监测和控制医院内各机电设备的运行状况、安全状况、能源使用状况等，实现综合自动监测、通讯、控制与管理，并使之达到最佳运行状态、起到节能作用。 系统管理工作站具备与其它系统通信联网和联动控制的硬件接口和软件接口，并提供简洁的图形化界面，并可以及时获取各种设备的运行状态、运行参数、故障及报警信息。 分布在现场各处的直接数字控制器采用对等型通讯方式，可独立运行，即使局部网络连接发生中断，也可以根据事先编制的程序自动进行操作，同时，仍与网络连接的控制器依然可以正常的交换数据。 5.2 系统设置 1、系统架构 系统采用集散控制方式的两层网络结构----管理层、控制层， 1)管理层即管理工作站，管理工作站设置在一层消防控制室，实现对整个建筑内 相关设备的集中控制和管理。 2)控制层主要为前端DDC控制器，主要设置在冷冻机房、送排风机房、新风机房 等位置。 3)管理工作站通过网络控制器与各DDC控制器之间进行通讯。管理工作站与网络 控制器之间采用TCP/IP通讯方式（基于智能化控制网），网络控制器与DDC控 制器之间则采用RS485总线实现点对点通讯，可在线增减设备，便于系统扩展。 2、监控内容 本系统监控内容包括：冷热源系统、空调新风系统（净化空调系统及洁净排风系统的控制，由专业净化公司进行专项深化设计施工，不包含在本次设计范围内。）、送排风机（其中，双速排烟风机只控低速；消防专用的正压送风机、排烟风机不纳入自控范围）、给排水系统等建筑机电设备。 1）冷热源系统 系统检测冷冻水供、回水温度、流量等参数，计算空调系统的实际冷负荷，对冷源系统各机组、水泵进行顺序启停，并与单台机组制冷量进行比较，确定机组运行台
协调控制系统(CCS)调试方案
ITEM NO.: BALCO-COMM-IP008 Complied by: 编写： Checked by: 初审： Revised by: 审核： Approved by: 批准：
目录 Contents 1.编制目的 Compile Purpose 2.调试范围 Scope of commissioning 3.调试前必须具备的条件 Conditions of commissioning 4.调试步骤 Process of commissioning 5.注意事项 Precautions
1.编制目的Compile Purpose 为了指导和规范系统及设备的调试工作，检验系统的性能，发现并消除可 能存在的缺陷，检查热工联锁、保护和信号装置，确保其动作可靠。使系统及设 备能够安全正常投入运行，制定本方案。 This commissioning procedure is compiled to guide and standardize the practice of testing and adjusting to facilitate proofing of system performance, finding and repairing of possible defects, thus ensuring that the equipment and system can be brought into operation safely and smoothly. 2.调试范围Scope of commissioning 2.1协调控制系统是大型火力发电机组的主要控制系统，它将锅炉和汽轮发电机 作为一个整体考虑来进行控制，协调锅炉控制系统与汽轮机控制系统的工作，以 消除锅炉和汽轮机在动态特性方面的差异，使机组既能够适应电网负荷变化的需 要，又能够保证机组的安全稳定经济运行。机炉协调控制系统直接作用的控制对 象是锅炉主控制系统和汽轮机主控制系统，然后再由这两个主控系统分别控制各 自的子控制系统如锅炉燃烧控制子系统、锅炉给水控制子系统和汽轮机电液调节 子控制系统等。 As a major control system of large thermal power generating unit, coordinated control system (CCS) treats the boiler and turbine-generator as a whole, harmonizes the effect of boiler and turbine control systems, and compensates the difference in boiler and turbine-generator dynamic characteristics, thereby meeting changing demand of the Grid and also ensuring safe and economic operation of the unit. The CCS exerts influence directly upon the main control system of boiler and that of turbine, then these two systems exert influence respectively on their own subsystems such as boiler combustion control, boiler feed water, turbine digital electro-hydraulic control (DEH). 2.2 印度BALCO扩建4 x300 MW燃煤电站工程协调系统有如下几种控制方式：BALCO EXPANSION PROJECT 4×300 MW THERMAL POWER PLANT CCS has following control modes： 手动方式 Manual mode 机跟随控制方式(TF) Turbine follow control mode 炉跟随控制方式(BF) Boiler follow control mode 机炉协调控制方式 Coordinated boiler-turbine control mode
600MW机组协调控制系统设计解析
1引言 单元机组协调控制的任务是快速跟踪电网负荷的需要和保持主要运行参数的稳定。当电网负荷变动时，从汽轮机侧看，只要改变汽机调速汽门的开度，就能迅速改变进汽量，从而能立即适应负荷的需要。但锅炉即使马上调整燃料量和给水量，由于锅炉固有的惯性及迟延，不可能立即使提供给汽轮机的蒸汽量发生变化。如果汽轮机调汽门开度已改变，流入汽机的蒸汽量相应发生变化，那么此时只能利用主汽压力的改变来弥补或储蓄这个蒸汽量供需差额，此时，主汽压力将产生较大的波动。因此，提高机组负荷适应能力与保持主要参数稳定存在一定的矛盾。协调控制系统设计时将锅炉、汽轮机和发电机作为一个整体来考虑，使锅炉、汽机同时响应负荷要求，协调锅炉及其辅机与汽机的运行，以迅速、准确、稳定地响应负荷要求。 协调控制系统保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行。具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内。协调控制系统是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行。单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部控制级的子系统包括锅炉以及汽机子控制系统。
2 协调控制系统任务与作用 2.1 协调控制系统 协调控制系统作用：保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行。具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内。 协调控制系统任务：是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行 在单元机组中，锅炉和汽轮机是两个相对独立的设备，从机组负荷控制角度来看，单元机组是一个存在相互关联的多变量控制对象，经适当假设可以看作是一个具有的两个输入和两个输出的互相关联的被控对象，其方框图如图2.1所示。 图2.1 单元机组负荷控制对象原理方框图 μT- 通汽阀开度μB- 燃烧率水平NE-实发功率PT-主蒸汽压力 单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部控制级的子系统包括锅炉以及汽机子控制系统。子控制系统作用于负荷被控对象，如图2.2所示。 图2.2 单元机组协调控制系统简图
基于synchro的干线协调控制及优化
基于synchro的干线协调控制及优化 1概述 1.1研究背景 不同等级城市道路组成的交叉口在功能、类型和信号控制等方面都有不同的设置。本报告中研究的内容为南北方向未央路与东西方向凤城二路、凤城三路、凤城四路凤城五路的协调控制，其中，未央路为干线。 1?2研究过程 研究过程主要分为以下部分： （1）对未央路-凤城二路交叉口及未央路-凤城五路交通流量调查； （2）根据调查的流量对未央路-凤城三路交叉口及未央路-凤城四路交叉口交通流量配平； （3）用Synchro对配平数据进行检验； （4）用Synchro对干线协调控制进行优化； （5）比较干线协调控制定时信号控制和感应信号控制两个方案； （6）得出结论，给出意见。 2现状调查与分析 2.1现状调查 2.1.1交通量调查 对干线中未央路-凤城五路交叉口、未央路-凤城二路交叉口的车道数、车道宽度、交通流量进行调查。具体见表2-1、表2-2和图2-1。 未央路凤城二路 进口机动车（pcu） 左直右总量 南进口22416082002112 北进口12412921S41600 西进口2161006409前 东进口200216168504 表2-1交叉口断面基础数据调查
未央路--- 凤城五路 进口机动车(pen) 左直右总量 南进口174103822S1440 北进口14414403901974 西进口216100640956 东进口2045526641420 表2-2交叉口断面基础数据调查 图2-1交叉口分布 2.1.2断面形式调查 未央路为双向八车道，设有左转车道，凤城二路为双向八车道，设左转车道，凤城三路、凤城四路、凤城五路均为双向四车道，不设置专左或者专右车道。 3synchro 应用 3. “synchro 简介 Sy nchro软件是一套完整的城市路网信号配时分析与优化的仿真软件；与“道路通行能力手册(HCM2000) ”完全兼容，可与“道路通行能力分析软件(HCS)” 及“车流仿真软件(SimTraffic)”相互衔接来整合使用，并且具备与传统交通仿真软件CORSIM，TRANSYT-7F等的接口，它生成的优化信号配时方案可以直接输入到Vissim软件中进行微观仿真。Synchro软件既具有直观的图形显示，又具有较强的计算
建筑物常用节能照明控制系统自测题答案
建筑物常用节能照明控制系统
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单选题（共 5 题，每题 6 分）
1 . 下列说法，不正确的是（ ）
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A.在一条 DALI 线路上最多 64 个设备（独立地址），最多 16 个分组（组地址），最多 16 个场景 （场景值） B.DALI 协议，也称为数字可寻址照明接口，是照明控制设备之间数据通信的接口标准 C.DALI 接线比较复杂，布线不便捷 D.DALI 的优势是：精确控制、舒适调光
我的答案： C 参考答案：C
答案解析： 暂无 2 . 下列关于照明控制要求的说法，不正确的是（ ）
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A.对于小开间房间，可采用面板开关控制，每个照明开关所控光源数不宜太多 B.天然采光良好的场所，按该场所照度自动开关灯或调光 C.个人使用的办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯 D.电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按照度要求手动开关灯
我的答案： D 参考答案：D
答案解析： 暂无 3 . 实施照明节能的主要技术措施，不包括（ ）
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A.使用低光效光源 B.推广高效节能灯具 C.照明配电及控制节能 D.建筑环境节能
我的答案： A 参考答案：A
答案解析： 暂无 4 . 下列关于照明控制原则的说法，不正确的是( )
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A.安全。这是最基本的要求 B.灵活。建筑空间布局经常变化，照明控制要适应和满足这种变化 C.经济。性能价格比好，要考虑投资效益 D.丰富、美观、高雅
我的答案： D 参考答案：D
协调控制系统
单元机组的特点和任务 (1)单元制机组是一个相互关联的多变量控制对象,锅炉和汽轮发电机是一个不可分割的整体 (2)锅炉和汽轮发电机的动态特性存在较大的差异. (3)具有参加电网一次调频的能力. 协调控制系统作用 保证机组出力适应电网的负荷变化要求、维持机组稳定运行.具体地说就是对外保证单元机组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力偏差在允许范围内. 协调控制系统任务 是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行. 定压运行方式 是指无论机组负荷怎样变动，始终维持主蒸汽压力以及主蒸汽温度为额定值，通过改变汽轮机调节气门的开度，改变机组的输出功率。 滑压运行方式 则是始终保持汽轮机调节气门全开，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变主蒸汽压力改变机组的输出功率。 联合运行方式特性曲线 1 调峰：用电量多时多发电，用电量少时少发电。 a采用纯液压控制系统时（有自平衡能力）b采用功频电液控制系统时（无自平衡能力） μT不变μB不变PT机主控指令不变PB炉主控制指令不变 输入量-μT汽轮机调节阀开度（外扰）、μB锅炉燃料量调节机构开度，锅炉燃烧率（内扰）输出量-PE单元机组的输出电功率、PT汽轮机前主蒸汽压力
协调控制系统由哪几部分组成：主控系统、子系统、负荷被控对象 单元机组负荷控制系统 1.负荷指令处理回路（LDC）的作用 对外部要求的负荷指令或目标负荷指令（电网调度分配指令ADS、运行人员手动指令，一次调频所要贡献的负荷指令）进行选择，并根据机组主辅机运行的情况加以处理，使之转变为机、炉设备负荷能力，安全运行所能接受的实际负荷指令P0。 2.机炉主控制器的作用 根据锅炉和汽轮机的运行条件和要求，选择合适的负荷控制方式，按照实际负荷指令P0与实发功率信号PE的偏差和主汽压力的偏差△p以及其它信号进行控制运算，分别产生锅炉主控制指令PB和汽轮机主控指令PT 。 外部指令：ADS ADC 内部指令：RB RD RU 大题 1.机组的负荷指令如何选择？ A：电网中心调度所的负荷分配指令ADS、B：运行人员手动设定负荷指令、 C：电网频率自动调整指令。 2.机组的最大最小负荷限制如何实现？ ∑2：LDC达最大∑3：LDC达最小 机组的最大负荷根据机组的实际情况来定，最小负荷通常为锅炉稳定燃烧的最小值 3.速度限制器的作用: 限制负荷变化速率 4.负荷返回（RB）负荷迫升（RU）负荷迫降（RD）负荷增闭锁（BI）负荷减闭锁（BD） 5.叙述一下负荷形成原因 （1）ADS方式下，切换开关T4动作，输出为A 当A>LDC OUT时，“LDC增”为ON，T6动作，接通K，输出K×C，机组实际负荷指令LDC OUT增长，直到A=LDC OUT为止。 当A 超级电容器储能技术及其应用 摘要：超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件，具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点，介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题。 超级电容器，也叫电化学电容器，是20世纪60年代发展起来的一种新型储能元件。1957年，美国的Becker首先提出了可以将电容器用作储能元件，具有接近于电池的能量密度。1962年，标准石油公司(SOHIO)生产了一种工作电压为6V、以碳材料作为电极的电容器。稍后，该技术被转让给NEC电气公司，该公司从1979年开始生产超级电容器，1983年率先推向市场。20世纪80年代以来，利用金属氧化物或氮化物作为电极活性物质的超级电容器，因其具有双电层电容所不具有的若干优点，现已引起广大科研工作者极大兴趣。 1超级电容器的储能原理 超级电容器按储能原理可分为双电层电容器和法拉第准电容器。 1.1双电层电容器的基本原理 双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，并没有产生电化学反应，这种储能过程是可逆的。 1.2法拉第准电容器的基本原理 继双电层电容器后，又发展了法拉第准电容，简称准电容。该电容是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度的化学吸脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。 2超级电容器的特性 超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，其巨大的优越性表现为：①功率密度高。超级电容器的内阻很小，而且在电极/溶液界面和电极材料本体内均能实现电荷的快速储存和释放。②充放电循环寿命长。超级电容器在充放电过程中没有发生电化学反应，其循环寿命可达万次以上。③充电时间短。完全充电只需数分钟。④实现高比功率和高比能量输出。⑤储存寿命长。⑥可靠性高。超级电容器工作中没有运动部件，维护工作极少。⑦环境温 第一章前言 1.1课题背景 1.1.1超级电容直流储能系统的发展概况 由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门地国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、英国、法国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决战车的低温启动问题。目前，国内主要有10余家企业在进行超级电容器的研发。 1.2 超级电容在国内外相关技术发展现状 1.2.1 国外超级电容的生产及发展状况 目前,在超级电容产业化方面，美国、日本、俄罗斯处于领先地位，几乎占据了整个超级电容市场。这些国家的超级电容产品在功率、容量、价格等方面各有自己的特点与优势。 1.2.2 国内超级电容的研究现状 1.2. 3 超级电容的应用研究现状 1.2.3.1 超级电容做混合型电动机车的启动或加速用辅助电源目前，大部分内燃机车、混合动力汽车、电动汽车、车辆低温启动、轨道车辆能量回收、航天航空、电动叉车、起重机 1.2.3.2 超级电容是方便可靠的储能设备超级电容放电速度快、体积小、重量轻，可以为众多电子产品和存储器提供电源或后备电源，同时又可以提供大功率的脉冲电流，可以满足通讯设备对电源的要求。手电筒、直流屏储能系统、应急照明灯储能系统 1.2.3.3 超级电容在电力系统中的应用超级电容在电力系统中的应用主要有以下两个方面： (1)提高供电质量在电力变配电所系统中，变配电设备主要是由直流电源装置直流屏来提供直流电源的。 (2)UPS系统和应急电源为了解决工厂车间因为停电而带来的经济损失，通常的储能设备是用UPS系统。 1.3.3.4 超级电容在军用领域有重要用途卫星等空间飞行器的电源大多是: (1)调节飞行器配电系统的电压电动飞行器配电系统直流线电压是270V，它超级电容器储能技术及其应用
超级电容直流储能系统