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橋式電力:使燃料電池能作后備系統(tǒng)

作者: 時間:2013-11-12 來源:網絡 收藏


瀑布式結構

在歷史上,一個單一的電力發(fā)電方式,比如一臺柴油發(fā)電機與一套簡單的電池反饋逆變器不間斷電源一起作為電橋使用。對于這些裝置,鑒于典型的不間斷電源僅能夠支持八到二十分鐘的載荷,一個較小的電力故障不會造成很大的影響。柴油發(fā)電機與電池不間斷電源系統(tǒng)的一個主要問題就是可靠性和維護。電信公司需要一套典型的發(fā)電機/電池聯(lián)合體系提供更高的可靠性。更復雜的構架正被引入,服務于電訊業(yè)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及那些無法承受絲毫電力中斷的制造工藝?!捌俨际健毕到y(tǒng)將一系列不同的連續(xù)供電技術(例如:發(fā)電機、燃料電池、微渦輪機)層疊使用,用短時間電橋動力技術(如:電池、超級電容器、儲能輪)跨接每一次躍遷。就電橋技術中的許多可選方案來講,總體可靠性要求是必須要考慮的。隨著超級電容器產業(yè)的成熟,超級電容器比老式傳統(tǒng)電橋技術具有更高的競爭力,在很多情況下也更有優(yōu)勢。

超級電容器提供的功能

超級電容器為關鍵任務的備電系統(tǒng)能夠運轉良好提供功能性、可靠性并減少壽命周期成本。因超級電容器被嚴格地用作電橋,它的高功率密度非常適合為30-100秒的短周期提供大功率電力支持。一個電池尺寸大小取決于輸電時間的長短,通常它們的尺寸比實際需求大。如果一個電池的尺寸按實際所需的持續(xù)供電時間來設定,那么他將難以供應必要的電力。此外,因為相對電池來講超級電容器依照完全不同的原理工作,超級電容器能夠延時充電而無任何電容損失。而電池則因為延時充電會造成容量損失而聲名狼藉。

與電池比起來超級電容器還有另一個明顯的不同——它們非常適合支持燃料電池。一個燃料電池的輸出隨負載而變化(負載受控于功率電子)。一個電池的輸出值是相當固定的,所以燃料電池輸出的負載將會影響燃料電池的性能(除非使用在直流系統(tǒng)中功率電子的輸出上,但是電池的輸出又會受到控制)。另一方面,一個超級電容器沒有固定的工作電壓,因此可以直接跨接在燃料電池的輸出,并直接接入功率電子。

超級電容器減少壽命周期成本

在之前引用的Citigroup報道中,電池的更換周期為三到五年,并且對于環(huán)境溫度的依賴性很強。考慮到電池的使用壽命是在華氏75到78度的環(huán)境溫度基礎上,而在一套裝置中溫度的變化要遠遠超出這個范圍。超級電容器卻可以在超過十年的時間內高性能地運行,并且具備更寬的運行溫度范圍,最重要的是它還能夠減少整個系統(tǒng)的運行和維護成本。

超級電容器提供可靠性

有關電池的一個關鍵的挑戰(zhàn)就是在測量其充電狀態(tài)上的困難。操作員需要使用大量的運算和電路才能指示電池中剩余多少電量。另一方面,一個超級電容器可以被單獨測量電壓;知道了電壓,就知道了充電狀態(tài)。結合了很寬的溫度范圍、長使用壽命以及靈活的電壓范圍,超級電容器可提供給極其可靠的解決方案。

您如何保障可靠的電力?

依Steve Fairfax所言,問題是很復雜的,因為電子電力網絡比過去的可靠性更低了?!坝捎诙喾N原因,電網供給的電力比以前的可靠性更低了,并且我們預計這種可靠性將繼續(xù)降低。”

在如何保障電力的可靠性方面專家們也存在爭議。場地出租服務公司Equinix的創(chuàng)始人兼總裁 Jay Adelson說“你們在走冤枉路,”“你們每周都檢查你們的不間斷電源,你們還安裝了多余的發(fā)電機,并且你們還為柴油機簽署了三份燃料合同,以便電網斷電時你們有可能繼續(xù)工作,只是有可能。”

隨著新型燃料電池與超級電容器技術在商業(yè)領域的應用與技術領域的可行,Adelson先生的需求將會早日實現(xiàn)。超級電容器能減少或者根本不需要每周對不間斷電源做檢修,并且燃料電池已經證明可靠性遠大于發(fā)電機。隨著轉換技術的發(fā)展(從碳氫化合物中提取氫),一個聯(lián)合供暖供電燃料電池可由天然氣充電,天然氣可通過管道輸運進設備,勝于瓶裝氫,可確保24/7動力實用性且無需運輸柴油機燃料。(end)

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