张北风光 超级电容平添储能绰姿

十月过后，张北坝上草原的风更大了，农田里享受了整个夏日阳光滋润的莜麦早已成熟，荒地上不知名的野草随风摇摆着身躯。错落有致的风机矗立在夕阳下，蔓延百余里，形成了冀北特色的壮观风机群。在高达80多米的风机轮毂部位，电控柜内置的传统蓄电池已被浙江中车新能源超级电容所替代；作为风机变桨控制系统的后备电源，后者有效提高了变桨电源的可靠性、安全性和免维护性。
        超级电容模组应用于该地的多个风场。平时，由风机产生的电能通过电网电源输入充电机，充电机为超级电容器储能电源充电，直至超级电容器储能达到额定电压；当需要为风力发电机变桨时，控制系统发生指令，超级电容器储能系统放电，驱动变桨系统工作。

在风力发电机变桨装置中，直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小在叶片上的气动力并确保叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。在桨距调节过程中，需要储能系统为变桨系统提供动力，主要作用为确保叶轮对电机的驱动功率能够满足电机所能承受的状态，在不同的风速条件下设定其合适的变桨角度，以满足发电机所处的工作状态最优。
由国外某风机制造厂家组织，旨在优化风力发电系统的项目调查显示，风机变桨控制系统是影响风机停机时间和停机次数的重要零部件。专注风机变桨控制系统的某厂家与全球10大风机制造商访谈得知，变桨系统在风机运维成本中占比20%-30%。该公司对变桨系统可靠性优化技术路线分析得出结果，使用超级电容替代蓄电池能够有效减少备用电源的故障率和维护工作量。
据浙江中车新能源人员介绍，目前主要的风机变桨系统应急电源有蓄电池和超级电容器两种方案，超级电容以高效率、大电流放电、宽电压范围、宽温度范围、状态易监控、长循环寿命、免维护、低碳环保等特点，极为适合在风力发电机组的工况而日渐胜出。

• 高功率密度，可深层次大功率充放。
• 充放电特性好，充放电快速，充放电电流大，变桨系统的超级电容可在秒级至多分钟时间内充满。
• 寿命期内，储能系统可用容量达到125F。储能系统能量转化效率不小于98%。
• 可靠性高，免维护，适应安装于高耸风机上的变桨系统，降低维护成本。
• 宽工作温度，-40-65℃，储存温度可达40-70℃，低温特性好，适用于风场的各种气候，寒冷季节容量稳定。
• 循环寿命长，正常工作条件下使用寿命可达10年。
• 带有电压均衡单元，可实现单体内电压均衡
• 配置过压报警或过温报警装置
• 体积小，重量轻，结构紧凑，适用于风机中的灵活安装。
• 模组采用金属外壳，有较好的防护能力，适应风场的气候变化。
• 超级电容器相对电池更环保一些， 如浙江中车新能源超级电容器，电极材料是炭，非常环保。

过不多久，张北就要进入风电的黄金季节——冬季，超级电容所提供的系统化的全天候模组解决方案，将迎接严酷的坝上天气——较大的昼夜温差，超低的冬夜温度，极高的风速。低温和风速的考验将诠释超级电容作为风机变桨控制系统后备电源的价值所在。
从另一个角度来说，张北借助风能实现发展，成为华北地区新能源基地，跻身国家可再生能源示范区核心区；超级电容在该地的应用将有望带动其在全国风场的应用，实现风机变桨领域的技术革新。
风声犹在耳畔，超级电容已迎风而上，带给风电变桨系统另一种选择。