邓志辉
广州广日电气设备有限公司
摘要：超级电容器在目前的实践应用中发挥着重要的作用，对超级电容器进行具体的分析，明确其工作原理，这对于超级电容器的设计和应用有积极的意义。对超级电容器的具体利用做分析会发现，直流储能单元是超级电容器应用实践中发挥重要作用的部分，所以要实现超级电容器的整体价值发挥，必须要科学设计直流储能单元。文章对超级电容器直流储能单元的具体设计和应用做分析，旨在为实践工作提供指导和帮助。
关键词：超级电容器；直流储能单元；设计
超级电容器在应用实践中表现出了突出的优势，所以超级电容器在现阶段的实践中得到了广泛的应用。就超级电容器的具体使用来看，其应用效果和直流储能单元密不可分，所以如果直流储能单元的设计存在着问题，那么超级电容器在应用过程中的优势发挥会大打折扣。基于此，讨论直流储能单元与超级电容器的具体关系，明确直流储能单元的突出价值并对其设计和应用做分析研究，这对于超级电容器的专业化、优势化利用帮助巨大。
一、电能储存技术与超级电容器储能
超级电容器的具体利用和电能储存技术有密切关联，所以在实践中需要明确电能储存技术。电能储存技术具体指的是电能的储存，储存的能量可以用做应急能源，也可以用于在电网负荷低的时候储能，在电网高负荷的时候输出能量，用于削峰填谷，减轻电网波动[1]。就能量储存的具体分析来看，其涉及将难以储存的形式的能量转换成更便利或经济可存储的形式。
超级电容器的储能利用了电能储存技术。就现阶段的分析来看，超级电容器的储能主要采用的是蓄电池混合储能的方式。就具体分析来看，蓄电池和超级电容器在技术性能方面存在着明显的互补性。通过具体的研究会发现蓄电池本身的能量密度大，但是功率密度却比较小，所以会出现充放电效率低以及循环寿命短等显著问题[2]。超级电容器则和蓄电池相反，其功率密度大，充放电的效率高，且具有比较长的循环寿命，在大功率充放电和循环充放电场合中有比较突出的现实价值。在超级电容器的具体利用中实现和蓄电池的混合，二者会实现优势互补，储能装置的性能会极大的提升。
二、超级电容器应用特点
就现阶段的行业分析来看，大容量电力储能是困扰业界的一大难题，所以积极的进行问题的分析，强调大容量电力储能装置的设计和利用，这对于现实工作有突出的价值。超级电容器和一般的蓄电池相比，应用方面有自身的特点，所以强调超级电容器分析，明确具体特点，这对于超级电容器的设计有突出的意义。下表是超级电容器和蓄电池、电解电容器的性能比较以及超级电容器的优势特点分析。
超级电容器和蓄电池、电解电容器的性能比较
就超级电容器的具体使用来看，其突出的特点表现在如下方面：1）高功率密度。对超级电容器做具体的分析会发现其功率密度比较高，整体水平远远超过蓄电池。2）循环寿命长[3]。在实际应用中，超级电容器有着非常显著的寿命使用优势。
3）由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池。4）免维护。超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的。5）绿色环保。超级电容器的具体使用具备绿色环保的显著特点。
三、超级电容器储能单元的设计和应用
储能单元是超级电容器优势发挥的重要部分，所以在实践中需要对超级电容器的储能单元进行设计与分析。就目前的分析来看，为了达到储能单元设计优化的目的，在设计实践中需要强调如下的措施利用。
第一是对超级电容器进行模型简化（下图）[4]。超级电容器的整体应用结构是相对复杂的，储能单元作为其中的一部分，相关的分析会出现困难。基于此，将超级电容器的模型进行简化，明确储能单元在其中的位置以及具体的价值，这样可以更好的判断储能单元和超级电容器的相互关系。在相互关系明确的基础上，储能单元的具体设计目标和方向会更加的清楚。简单来讲，明确超级电容器和储能单元的具体关系可以通过简化超级电容器模型来实现。
图1 超级电容器进行模型图
第二是基于超级电容器储能单元的功能发挥对储能单元进行设计优化。就储能单元的设计优化分析来看，其需要强调两部分：1）结构优化。储能单元的具体结构对单元本身的功能发挥有显著的影响，所以在结构优化的过程中需要强调两部分内容：第一是对储能单元的理想结构进行分析，然后在理想结构的基础上对储能单元的具体结构进行设计和调整，这样，储能结构本身的优化效果会更加的突出。2）功能优化[5]。储能单元在实践中，其功能不仅仅是储能，所以在储能单元设计的时候需要明确其具体的功能发挥，并在功能基础上进行功能实现路径的设计与优化，这样，储能单元的整体应用表现会更加的突出。
第三是基于功能约束法进行具体的分析，然后对储能单元的串并联方案应用进行确定。就储能单元的具体设计来看，其主要有两种方案，即串联方案和并联方案。不同的方案在具体设计的时候结构会有差异，资源应用考虑也会显著不同，而且串联方案和并联方案在具体实践中的作用表现差异也非常明显。基于此，为了在设计实践中更好的确定相应的方案，需要基于功能约束法的具体利用对串联方案和并联方案的实际效果做分析，在分析对比的基础上明确两种方案的优势和特点，并针对超级电容器的具体应用范围进行方案的选择，这样，具体的设计科学性会更加的突出。
结束语：
综上所述，在目前的社会实践中，储能的分析和讨论在持续性加深，主要是因为储能应用范围在不断地拓展。为了满足市场需要，积极的研发具有突出利用优势的储能装置并强调利用现实意义显著。超级电容器作为当前实践中被重点利用的储能装置，其储能单元在应用实践中发挥出了突出的作用，所以对超级电容器的储能单元进行分析，明确储能单元设计和具体使用中需要注意的内容，这样，超级电容器储能单元设计优化会更加显著，相应的应用效果也会显著性的提升。
参考文献：
[1]邵显清,刘飞,张杰,等.基于超级电容器的直流电源装置研制[J].电源技术, 2018,42(003):419-421.
[2]梁宇. 光伏直流母线超级电容器储能系统研究[D].2018.
[3]曾志辉,许波,刘华启,等.基于超级电容器储能系统的双向DC/DC变换器拓扑设计与研究[J].河南理工大学学报(自然科学版),2018.
[4]陈苏程.基于超级电容的储能式电梯应用研究[D].2018.
[5]严文杰,施立,黄永钦,等.超级电容直流储能电源在开闭所的应用研究[J]. 中国战略新兴产业,2019,000(004):209.