風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)電機(jī)組憑借電網(wǎng)供電進(jìn)行變槳控制，實(shí)現(xiàn)槳葉轉(zhuǎn)速***優(yōu)化。一旦電網(wǎng)發(fā)生斷電，葉片需要立即切換到止轉(zhuǎn)軸，以避免發(fā)生飛車倒塔的災(zāi)難性事故。若葉片軸部依然保持旋轉(zhuǎn)，將對(duì)風(fēng)機(jī)造成災(zāi)難性的損壞。一般會(huì)配備備用電源或不間斷供電系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱UPS系統(tǒng)）來(lái)解決電網(wǎng)斷電時(shí)的變槳供電。以往，人們通常采用鉛酸電池作為變槳的備用電源。然而，由于鉛酸電池本身的缺陷，成為風(fēng)電緊急變槳系統(tǒng)可靠性的一大障礙。在對(duì)UPS電源失效“零容忍”的苛刻條件下，力容的超級(jí)電容器可以完勝鉛酸電池。

與電池一樣，超級(jí)電容作為儲(chǔ)能元器件，可以滿足風(fēng)機(jī)變槳過(guò)程中的能量需求。電池通過(guò)正負(fù)極之間的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存和釋放，而超級(jí)電容在充電時(shí)，通過(guò)電荷在平行的電極板上靜電吸附這一物理過(guò)程來(lái)進(jìn)行能量存儲(chǔ)。

表1 超級(jí)電容和鉛酸電池對(duì)比

超級(jí)電容內(nèi)部直流電阻，稱為等效串聯(lián)電阻，簡(jiǎn)稱ESR。ESR值的大小，決定了超容模組的倍率放電能力，限制了超容單體間的持續(xù)放電電流以及***大峰值放電電流。ESR值越低，峰值電流越高。力容的超容產(chǎn)品具有行業(yè)內(nèi)***低的ESR，可以輕松應(yīng)對(duì)緊急變槳情況下的大電流輸出。

一般用直流日歷壽命來(lái)衡量UPS系統(tǒng)中超級(jí)電容器的使用壽命。所謂直流壽命，是指模組的預(yù)期壽命，與每只電容單體的電壓和工作溫度有關(guān)。力容的2.7V,3000F超容產(chǎn)品，在2.7V額定電壓和77oF下直流壽命為10年。若工作電壓始終低于額定電壓，綜合考慮使用環(huán)境溫度，直流壽命便可延長(zhǎng)至15年以上。力容的超容產(chǎn)品將20%的容量衰減或100%的ESR增加定義為壽命終止，在這個(gè)定義下，產(chǎn)品壽命一般在10-15年以上。

力容的活化干法電極技術(shù)制備的超級(jí)電容，在可靠性和壽命方面比其他廠家的超容更具優(yōu)勢(shì)。其他廠家大部分使用濕法工藝進(jìn)行電極制備，溶劑的殘留會(huì)導(dǎo)致電容壽命縮短。和電池相比，力容的超容產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)(循環(huán)壽命和日歷壽命)，且充放電效率更高。

和鉛酸電池相比，超級(jí)電容安全性更高，無(wú)有害物質(zhì)，免維護(hù)，10-15年使用壽命，溫度范圍寬，性能衰減緩慢。

電池箱替代方案：將電池替換為超級(jí)電容器

當(dāng)前大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)的UPS備用電源已使用超級(jí)電容取代原先使用的電池。然而一些傳統(tǒng)制造商依舊選擇使用鉛酸電池，這會(huì)在數(shù)年后引起大面積的維護(hù)更換問(wèn)題。

為此，力容和Windurance有限公司合作開(kāi)發(fā)出一種超級(jí)電容器改裝的解決方案，來(lái)替代目前GE的30Nm&20Nm風(fēng)電變槳系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)和充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為“無(wú)縫銜接”式替代，無(wú)需對(duì)原先的變槳控制系統(tǒng)或操作系統(tǒng)做任何修改，力容替超容模組和超容充電單元（簡(jiǎn)稱CCU）適配于不同的變槳系統(tǒng)，可以使用目前備用電源所使用的安裝位置和電源線。改造方案中還包括了CCU的安裝支架以及用于監(jiān)控和通信的附加線束。

對(duì)于這種改造方案，每個(gè)模組由6個(gè)2.7V,3000F超容單體串聯(lián)而成。例如在30Nm風(fēng)力變槳控制系統(tǒng)中，每片槳葉中會(huì)使用6個(gè)6串模組（共計(jì)36個(gè)單體）；在20Nm風(fēng)力槳矩控制系統(tǒng)中，每片葉片中會(huì)使用4個(gè)6串模組（共計(jì)24個(gè)單體）。兩個(gè)系統(tǒng)的工作電壓分別為87V和58V，分?jǐn)偟絾误w上，工作電壓僅為2.42V，確保超級(jí)電容器有更長(zhǎng)的使用壽命。