風力發電變槳電池(LGP12/7.2)

風力發電運行過程中，當風速發生變化時，風電機組憑借電網供電進行變槳控制，實現槳葉轉速***優化。一旦電網發生斷電，葉片需要立即切換到止轉軸，以避免發生飛車倒塔的災難性事故。若葉片軸部依然保持旋轉，將對風機造成災難性的損壞。一般會配備備用電源或不間斷供電系統（簡稱UPS系統）來解決電網斷電時的變槳供電。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，成為風電緊急變槳系統可靠性的一大障礙。在對UPS電源失效“零容忍”的苛刻條件下，力容的超級電容器可以完勝鉛酸電池。

與電池一樣，超級電容作為儲能元器件，可以滿足風機變槳過程中的能量需求。電池通過正負極之間的電化學反應來進行能量儲存和釋放，而超級電容在充電時，通過電荷在平行的電極板上靜電吸附這一物理過程來進行能量存儲。

表1 超級電容和鉛酸電池對比

超級電容內部直流電阻，稱為等效串聯電阻，簡稱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。力容的超容產品具有行業內***低的ESR，可以輕松應對緊急變槳情況下的大電流輸出。

一般用直流日歷壽命來衡量UPS系統中超級電容器的使用壽命。所謂直流壽命，是指模組的預期壽命，與每只電容單體的電壓和工作溫度有關。力容的2.7V,3000F超容產品，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，綜合考慮使用環境溫度，直流壽命便可延長至15年以上。力容的超容產品將20%的容量衰減或100%的ESR增加定義為壽命終止，在這個定義下，產品壽命一般在10-15年以上。

力容的活化干法電極技術制備的超級電容，在可靠性和壽命方面比其他廠家的超容更具優勢。其他廠家大部分使用濕法工藝進行電極制備，溶劑的殘留會導致電容壽命縮短。和電池相比，力容的超容產品壽命更長(循環壽命和日歷壽命)，且充放電效率更高。

和鉛酸電池相比，超級電容安全性更高，無有害物質，免維護，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：將電池替換為超級電容器

當前大多數風力發電變槳系統的UPS備用電源已使用超級電容取代原先使用的電池。然而一些傳統制造商依舊選擇使用鉛酸電池，這會在數年后引起大面積的維護更換問題。

為此，力容和Windurance有限公司合作開發出一種超級電容器改裝的解決方案，來替代目前GE的30Nm&20Nm風電變槳系統中的能量存儲和充電系統。該系統設計為“無縫銜接”式替代，無需對原先的變槳控制系統或操作系統做任何修改，力容替超容模組和超容充電單元（簡稱CCU）適配于不同的變槳系統，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控和通信的附加線束。

對于這種改造方案，每個模組由6個2.7V,3000F超容單體串聯而成。例如在30Nm風力變槳控制系統中，每片槳葉中會使用6個6串模組（共計36個單體）；在20Nm風力槳矩控制系統中，每片葉片中會使用4個6串模組（共計24個單體）。兩個系統的工作電壓分別為87V和58V，分攤到單體上，工作電壓僅為2.42V，確保超級電容器有更長的使用壽命。