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超级电容器的背景、意义及研究概况 　低压电器-电能是现代社会不可或缺的最便利、最清洁的重要能源，是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力。21世纪，电力可持续发展在社会经济、能源交通与环境发展中起着重要的平衡作用，并以绿色、高效、灵活、可靠作为未来的建设目标。 　随着高新技术产业的发展，电力用户对电能质量的要求越来越高，电能质量劣化问题对电力系统的安全经济运行、用户的生产工艺过程甚至产品质量的影响是有目共睹的，在数据中心、工业加工生产线、医院等商服机构，电能质量问题可能造成的损失是非常巨大的。增加带储能单元的电力调节设备，通过有功注入与无功动态补偿的交互作用则可以提升供用电系统的动态稳定性，广泛改善电能质量。 　近年来，国内、外专家学者对电力储能技术给予了极大的关注，电力转换与存储技术已经在电力系统、可再生能源系统、舰艇及航空航天电源、国防军工新概念武器、工业控制等领域得到了广泛的应用。由于世界范围内电力工业正在进行重组，这给各种各样的储能技术带来了新的发展机遇。 　目前实用的电力储能技术主要有蓄电池储能(BESS )、超导磁储能(SMES)、飞轮储能(FES )、电容器储能等，其中功率密度与能量密度是评价储能系统特性的两个重要性能指标，应用时可根据需求进行选择。 　蓄电池储能 　自1895年法国人普特发明铅酸蓄电池以来己有yi百多年的历史了。近年来，由于其技术成熟、性能稳定、经济实用，作为储能单元可再生能源系统中应用最为广泛。蓄电池是yi个复杂的电化学系统，其主要缺点为:循环使用寿命短，对环境温度要求敏感，功率密度低，充、放电速度慢，维护复杂，会造成环境污染。目前，国内外的研究机构正在开展试探性研究，以期改善蓄电池的储能性能或寻找替代产品。 　超导磁能 　尽管早在1911年，荷兰物理学家Onne就观察到了超导体，但是直到20世纪70年代—石油危机时期，超导磁储能—SEMS (Superconducting Magnetic EnergyStorage)才shou次被提出作为电力系统的能量存储技术用以调节日负荷曲线，其目的是为了节约能源。SMES系统储能量大，响应迅速，控制方便、灵活，无污染，很具有吸引力。20世纪90年代以来，超导磁储能的研究更热衷于将其用于提高电力系统的稳定性、可靠性以及改善用户的电能质量。 SMES装置投入运行时需要低温容器、制冷装置以维持液化冷却期的低温，廉价可靠的低温冷却技术的开发，会进yi步推进超导磁能的实用化进程。 　飞轮储能 　利用高速旋转的飞轮可以储存大量的动能，早在50年代就有人提出并开始了飞轮储能技术的研究。飞轮储能的能量密度大，对环境无污染的优点吸引了很多研究机构的关注。飞轮储能在航天器电源、电动汽车、UPS以及配电网的应用中都具有重要的研究意义。近年来，高强纤维复合材料的问世和高温超导磁悬浮轴承的成功开发和应用，解决了传统轴承摩擦力大和高速运行时寿命短的问题，有利于加快飞轮储能系统的研究。 　超级电容器储能 　超级电容器是近几年才批量生产的yi种新型电力储能器件，超级电容器的电容量极大，可达数千法拉，它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池yi样具有较大电荷储存能力。此外，超级电容器还具有容量配置灵活、易于实现模块化设计、循环使用寿命长、工作温度范围宽、环境友好、免维护等优点，这些特性使其更适于苛刻的工作环境。近年来随着碳纳米技术的发展，超级电容器的制造成本不断降低，而其功率密度和能量密度却不断提高，这些都将进yi步拓展并加快超级电容器在新型电力储能方面的应用。 　除了上述这些储能方式之外，还有较古老的抽水储能电站、压缩空气储能和最近受到关注的氢储能，这里就不逐yi论述了。 　目前基于对高效率、高功率密度、高可靠性电能的需求，推动着电力储能技术在控制理论、功率电路拓扑、储能材料和工艺等方面高速发展。随着对超级电容器特性的深入认识，在yi些需要高功率，快速储、释能的应用场合，超级电容器储能将发挥显著的优势。