一、應用概述

為了保證風力發電機安全可靠地運行，必須設置可靠的應急順漿機構，即變槳距系統。

1.用作后備電源：使風力機的發電功率始終保持在額定功率附近；

2.用作緊急制動電源：當突遇大風或運行異常時，緊急制動，停止槳葉工作。

二、風機變槳系統采用超級電容器作為儲能系統相對于電池而言有五大優勢：

1. 高功率密度 = 瞬間釋放大功率

與電池不同，超級電容器能瞬間釋放大功率，從而確保槳葉在電網發生故障情況下以迅速恢復到空檔位置。鑒于超級電容器充電速度比電池快很多，在電力需求和供電能力短期不匹配的情況下，超級電容器也能提供高可靠性。

2. 降低總購置成本

采用超級電容器的電動變槳系統的前期投入成本跟電池系統一樣，但采用電池的電動變槳系統（不含儲能裝置）需要更復雜的充電和監控系統，這就導致其成本更高。采用超級電容器的系統需要的組件數量較少，機械安裝和減振等機制也比電池系統更簡單。

3. 使用壽命長，老化周期可預測

超級電容器在正常工作條件下平均壽命為12年，這主要歸功于兩點：，一是超級電容器能在–40℃到65℃的廣泛溫度范圍內工作；二是能可靠運行50萬到100萬次循環充放電。很多情況下超級電容器的效率能達到97%乃至更高。與超級電容器不同，電池的工作溫度范圍窄，惡劣的環境條件和連續充放電會讓電池遭受重創，每兩到四年就需要更換電池。

4. 沒有加熱制冷成本

如前所述，電池容易受極端溫度的影響，超級電容器則無妨。電池需要加熱制冷系統，因此采用電池系統的設計成本必然會更高。超級電容器則不需要這種額外的高維護成本。

5. 重量輕

電池儲能系統通常不得不采用超大型設計以滿足峰值電力要求-- 即便峰值需求只有短短幾秒鐘。因此，采用電池的系統相對來說更龐大、更笨重。超級電容器則要明顯輕得多，因為超級電容器本身能瞬間釋放大功率，完全可滿足峰值電力需求，因此不需要采用超大型設計。

三、方案介紹

方案一：

在主動風機變槳系統中，超級電容模組系統通過一可控開關連接到變槳電機直流母線，需要系統提供控制信號進行放電。同時需要加入充電機對電容器進行充電或不間斷續電。

● 超級電容模組，儲存電能，額定電壓450V，額定容量2F；

● 2KW充電機，主要為超級電容器充電，當充到額定電壓時保持浮充；

● SCR主要用于防止直流母線向電容充電，同時在需要放電時觸發其導通，另電容向直流母線放電；

●管理系統，用于管理整個后備電源系統正常有序工作，同時與整個風機變槳的PLC管理系統進行指令交互；

● DI/AO接口，主要為風機廠提出的要求，用于與常規功能模塊連接。

方案二：

超級電容模組系統直接與變槳電機通過一個功率電阻進行連接（建議鋁殼電阻），阻值約150Ω，功率3KW。

● 超級電容模組，儲存電能，額定電壓450V，額定容量2F；

● 功率電阻，主要為超級電容器在充放電時進行限流，不至于在電容電壓低或高于直流母線電壓時將直流母線電壓拉高或拉低；

● 整流橋主要是將380V交流電整流成直流，供應變槳電機電源；

● 管理系統，用于管理整個后備電源系統正常有序工作，同時與整個風機變槳的PLC管理系統進行指令交互。