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超级电容器在煤矿中的应用浅谈摘要：基于超级电容器的特性及其储能系统的工作原理，超级电容器储能系统能快速吸收、释放大功率电能。应用于煤矿中的超级电容器储能系统可作为备用电源，提高煤矿电网供电的安全性和可靠性。也可用于解决煤矿电网的无功功率动态补偿、谐波污染防治及暂态电能质量等问题。Keys：煤矿；超级电容器；储能系统ApplicationofsupercapacitorincoalmineGUOYan,WANGPingping(GeneralTechnologyGroupEngineeringDesignCo.Ltd.,Jinan250031)Abstract:Basedonthecharacteristicsofsupercapacitorandtheworkingprincipleofitsenergystoragesystem,thesupercapacitorenergystoragesystemcanabsorbandreleasehigh-powerelectricenergyquickly.Thesupercapacitorenergystoragesystemappliedincoalminecanbeusedasbackuppowersupplytoimprovethesecurityandreliabilityofpowersupplyincoalmine.Itcanalsobeusedtosolvetheproblemsofreactivepowerdynamiccompensation,harmonicpollutionpreventionandtransientpowerqualityofcoalminepowergrid.Keywords:coalminesupercapacitorenergystoragesystem1煤矿电能质量的现状煤矿机电设备的电机功率通常较大，需配置大功率变频器来控制交流电动机的速度和转矩。变频器等各种电力电子装置的应用会产生大量的谐波电流，同时要消耗电网的无功功率。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，影响各种电气设备的正常工作。无功功率不足，会导致电网总电流的增大，增大电力系统设备容量，因而使总投资增大。在输送同样功率的情况下，无功功率不足会使设备和线路的损耗增加，降低电网电压，影响正常的生产和生活用电。暂态电能质量问题包括电压跌落、浪涌、电压脉冲及瞬时电压中断。电压跌落是最常见的暂态电能质量问题，其产生原因有系统故障、冲击性负荷的运行等。暂态电能质量问题可导致芯片制造过程中断造成芯片毁坏，导致因电压过低引起系统跳闸。超级电容器储能系统（SCES）的发展为改善煤矿电网电能质量提供了一种解决思路。超级电容器是一种新型的大容量储能元件，充放电时间短，可在短时间内释放出大量电能。超级电容器与蓄电池组合系统，蓄电池能提供长时间的电力供应，超级电容器能快速释放电功率，两者结合使用可维持煤矿电网功率平衡，保持电压稳定。储能系统加入蓄电池可降低超级电容器储能系统的成本，提高经济效益，具有广阔的应用前景。2超级电容器储能系统简介2.1超级电容器的特性超级电容器，也叫电化学电容器，是一种新兴的绿色节能存储电能器件。超级电容器按储能原理可分为双电层电容器和准法拉第电容器。与传统电容器相比，超级电容器电极采用导电性好的纳米材料，在正负电极表面分别聚集负正离子，即双电层电荷，这种超级电容器称为双电层电容器。双电层电容器功率密度高，可实现电荷的快速储存和释放，其内部结构见图1。图1双电层超级电容器结构超级电容器是一种新型储能元件，其优越性主要表现为:①超级电容器的容量高，最大可做到上万法拉。②超级电容器功率密度极高，短时间可释放上千安电流。③充放电时间短，完全充电只需数分钟。④可靠性高。超级电容器工作中没有运动部件，维护工作极少。⑤工作温度范围宽且使用寿命长。2.2超级电容器储能系统的工作原理超级电容器储能系统（SCES）的基本结构见图2，包括由多个电容器串并联构成的超级电容器组、AC/DC整流器、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器和控制单元。图2超级电容器储能系统基本结构超级电容器作为大容量储能装置，将AC/DC整流器提供的直流电能经DC/DC变换器处理后储存起来。当负荷侧需要大功率电能时，超级电容器通过DC/DC变换器、DC/AC逆变器将储存电能释放出来，实现能量平衡，维持母线电压稳定。超级电容器组充放电过程中端电压不断变化，利用DC/DC变换器作为接口电路控制端电压波动。控制单元用于超级电容器充放电的电流控制、时间控制、系统补偿有功功率和无功功率的控制等。3超级电容器在煤矿中的应用浅谈超级电容器储能系统（SCES）有两种运行模式：独立运行模式和并网运行模式。当煤矿电网电压过低、过高、瞬