超級電容范文
時間：2023-04-01 00:34:16
導語：如何才能寫好一篇超級電容，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
優點連連看
從上一期講述的電容器機理我們可以看到，任何電容器的充放電都是物理過程，僅僅發生自由電荷在極板上和外電路中的流動，而不需要像電池那樣在兩個極板上和極板之間的電解質里發生化學反應。這使得電容器的充放電速度比電池高若干個數量級。高速充放電除了使得新聞中常常報道的快速充電成為可能之外，還可以在短時間內提供相當大的供電功率，這點也是電池力所不能及的。事實上，電池車的一個老大難問題就是汽車在啟動或者爬坡的時候，發動機短時間內需要相當大的輸出功率，而電池很難滿足這點。由于物理過程相比化學過程的可逆性要好，電容器的使用壽命、充放電效率相對于電池來說也具有顯著的優越性。
超級電容也同樣具備這些優點。超級電容器的充放電電流可以很大。這一方面使得超級電容可以在極短時間，比如幾分鐘甚至十幾秒內完成大部分充電過程。在超級電容器的報道中，常常強調這一快速充電能力來吸引讀者的眼球——現有鋰電池動輒需要幾個小時甚至十幾個小時的充電時間，相比之下真是猶如龜速了。其次，大的充放電電流帶來大的輸入輸出功率。這使得超級電容特別適合于跟別的直流電機、電源或者電池配合使用，用于啟動、爬坡、剎車等需要瞬間提供高功率輸出或者高功率儲能的場合。這些場合上超級電容的應用可以省去大功率電源或者繁瑣的變壓裝置的配置，能有效降低總的系統成本。這個特性也是目前最有利于超級電容應用的一個特性。
此外，超級電容器的正常充放電過程不發生化學反應，而電池則恰好相反，充放電都要依賴于電化學過程。這同樣為超級電容帶來兩個明顯的優勢。一方面我們知道，實際發生的任何化學反應的可逆性都不可能是100%，因而蓄電池每一次使用，都會造成電池內部的化學物質發生一點不可逆的變化，因而電池的壽命減少，容量減小。通常電池充放電幾百到幾千個周期后，容量的衰減就會嚴重到已經沒有實用價值。而超級電容中發生的物理過程理論上可以有100%的可逆性，實際上也可以在幾萬甚至十幾萬個周期內正常使用。如果蘋果能用上超級電容，到時候抱怨電池老化用不了多久的聲音就會減少許多了。
另一方面，化學過程遵守阿倫尼烏斯方程，反應速率隨著溫度的指數函數變化。這使得電池只能工作在比較狹窄的工作區間內。在溫度過高時電池可能因為放電過快而過熱，導致電池毀壞，乃至起火，最嚴重的情況下還可能引起爆炸——手機電池爆炸傷人的新聞近年來時有報道。在溫度過低時電池則不能正常放電，提供不了足夠的電源給外部。在高緯度寒冷地區這點常常造成電器不能正常使用，例如在東北或者北歐、加拿大。而超級電容器依靠的物理過程受影響則相對小得多，可以正常使用的溫度范圍也就比電池要寬許多。熱帶沙漠的酷暑或者地球三極的嚴寒，都不足以造成阻礙。
和傳統電容相比，超級電容或者說雙電層電容還有一個額外的好處。當充電電壓高于擊穿電壓時，傳統電容的兩極板之間的電介質發生由絕緣體向導體的轉變，阻抗急劇下降，放電電流失控增大。這時很容易在瞬間發生短路、過熱甚至起火、電擊等各種事故。而雙電層電容被充電時，如果電壓高于電解質的分解電壓，則是電解質發生電解，電容器的內阻非常大，不會發生此類事故，為操作者提供充足的操作時間來避免事故發生。這就好像氣球內部壓力過大時整個氣球會砰的一聲炸成碎片，而活性炭儲氣就不會發生同樣的問題。
也不是十全十美
事物都早有著兩面件的，超級電容和電池相比，也同樣有著明顯的缺點。目前，超級電容最大的缺點就是——其儲能密度仍然明顯偏低。即使性能最好的超級電容，實際可用的儲能密度也只有鋰電池的幾分之一。由于電解質和極板較重，單位重量的超級電容儲能和鋰電池相比更少。鋰電池車充電一次可以跑200公里，結構類似的超級電容車則跑不到20公里就電力耗盡必須重新充電了。
此外，超級電容能提供的電壓受到電解質分解電壓的限制，一般都比較低，在需要高電壓的場合表現不利。而且超級電容的放電電壓正如我們前面看到的，會隨著放電過程的進行明顯降低。這使得超級電容也不能用于對電壓穩定性要求高的場合。另一方面，超級電容的制造加工工藝仍未成熟，大規模生產和應用的成本較高。最后，液態電解質的超級電容器仍然是主流，電解液的泄漏對于環境是個潛在的危險因素——盡管并不比同樣使用液態電解質的鉛酸電池等傳統蓄電池更危險。
篇2
Abstract： Super capacitor， also known as Fala capacitor. Super capacitor is safe， energy saving， environmentally friendly and reusable. So it has increasingly become the theme of power supply of all kinds of electronic products such as car audio， telephones， smart appliances， meters， tax control machine， vehicle traveling data recorder， children toys， recorder， and lamps. This paper mainly introduces the general idea of the power supply of the backup data in the electronic energy meter， and introduces the super capacitor selection， charging circuit design， PWM modulation control circuit and discharge circuit design. The design has the characteristics of energy saving， long service life， saving device and human cost.
關鍵詞： 超級電容；電子式電能表；充電電路；PWM控制電路；放電電路
Key words： super capacitor；electronic watt-hour meter；charging circuit；PWM control circuit；discharge circuit
中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）03-0106-03
0 引言
隨著科學技術發展，電子式電能表取代機械式電能表已近完成，而電能表作為電能計量標準器具，其數據安全對于國家電網、電力局和終端客戶都是最為重要的內容。據不完全統計，1986年以來國內電能表更替數量約10億只，其中電子式電能表已超過4億只，亦有4-5億只迭代需求，另海外有至少5億只的市場容量，作為電子式電能表的心臟―電源，直接關系到電能表的使用壽命和數據安全。目前絕大多數電子式電能表用鋰電池，鋰電池本身固有缺陷如不可重復利用，污染環境，廢電池不易回收，環境溫度過高易發生爆炸等。在此種背景下，電容器的發展逐漸達到法拉級，并且具有10萬次以上的充電壽命，過充過溫無危險，大能量體積比，被各界稱為環保綠色能源。另外由于等體積超級電容所含的電能接近鋰電池的容量，所以超級電容作為一種新型儲能裝置，具有顯著的特點和優勢，可以在某些領域取代傳統蓄電池。考慮設計一種電路，超級電容能適合不同的供電電源，整個電能表平穩工作，從而為電能表數據安全的提供可靠保障。
電路總體架構：
本設計電路總體結構如圖1所示。它包括充電電路、PWM調制控制電路、超級電容電路、放電電路。
架構圖可以清晰看出，充電電路經過PWM調制控制電路，對超級電容選擇電路的充電，進而通過放電電路實現對主板的供電。各個電路參數相互影響，故設計上，需綜合考慮才能使整改電路利用更實用更可靠。
整個實際電路設計主要從以下方面考慮：
A、 超級電容選型；
B、 充電電壓設計；
C、 PWM調制控制與供電電源相關性；
D、 超級電容電壓檢測與主芯片運行機制；
E、 放電電阻選型。
基于上述幾方面考慮，整體參考電路圖如圖2所示。
各參數解釋如下：
VCC：超級電容充電電壓；
VBAT：主芯片掉電供電電壓；
CAPCON：PWM調制引腳；
XJ1：超級電容短接點；
JP5：超級電容電壓測試點；
R918：充電限流電阻；
V909：PNP型三極管；
910：雙二極管或二極管
R925：V909基極射極反饋電阻；
R927：基極限流電阻；
V911：NPN型三極管；
R929：V911基極射極反饋電阻；
R932：基極限流電阻；
C920：超級電容1；
C923：超級電容2；
C919：超級電容3；
C918：超級電容4。
結合參考電路設計，對各方面注意點進行詳細分析闡述。
1 超級電容選型電路
超級電容選型電路，如圖3所示。
1.1 超級電容定義
超級電容器（Supercapacitors，ultracapacitor），又名電化學電容器（Electrochemical Capacitors），雙電層電容器（Electrical Double-Layer Capacitor）、法拉電容。它不同于傳統的化學電源，是一種介于傳統電容器與電池之間，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程并不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的。其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。
1.2 超級電容主要參數
電壓、容量、極性、溫度、自放電與漏電流等。
1.3 超級電容分類
按作用原理：主要劃分成雙電層型超級電容器、贗電容型超級電容器等兩大類；
按電解質：主要包括水性電解質、有機電解質兩大類；
按外形： 主要分為柱狀、紐扣狀（V型、H型、C型）兩大類；
按溫度特性：主要分為普通、抗高溫型兩大類。
1.4 超級電容選型
超級電容在電子式電能表中應用主要從下幾方面篩選：
①電壓：電子式電能表系統電源為3-5V系統不等，而在該范圍可以柱狀體單顆2.75V或3V，紐扣狀單片1.4V或2.75V，所以大多數使用需選擇兩顆串聯方式已達到系統使用條件，但此時需注意兩顆串聯需加平衡電路或轉對批次進行嚴格篩選，否則可能出現單顆過沖損壞現象；
②容量：根據掉電使用時間或數據保存時間進行選擇，一般選擇常規值有0.22F，0.5F，1.0F，1.5F，2F，4F，5F等，使用過程中可據實際情況選擇搭配，如單顆無法滿足需求可使用兩顆或多顆并聯達到理想容值；
③溫度：根據實際使用環境溫度進行選擇，普通溫度為-25-65℃，抗高溫為-25-85℃。另溫度對電容壽命影響較大，業內一致認定溫度每升高10℃，壽命減少一倍；
④外形：根據實際PCB尺寸，盡可能選擇小型化，柱狀或V型紐扣狀，以實現盡可能少占空間。
基于上述幾方面原因整體參考電路分別配置并聯（C920、C923并聯）、串聯（C919、C918串聯）方式原理圖，XJ1為生產短接點，JP5為超級電壓測試點，主要考慮產品生產所用，具體使用可據實際情況靈活選擇。
另需注意：超級電容制作過程本來無極性，僅出廠前進行充電后確認極性，實際使用過程中反響充電不會壞，但影響使用壽命和實際容量。
2 充電電路設計
充電電路主要包括VCC、R918、V909、VD910，如圖4所示。
2.1 超級電容充電電壓
VCC為超級電容充電電壓，該值根據主芯片或備用電源系統進行選擇，同時結合超級電容額定電壓、控制電路三極管壓差和二極管壓差綜合考慮，如主系統工作范圍為2.7-5V，工作范圍較寬，工作時間為40h，V909導通電壓為0.3V，VD910導通電壓0.3V，故此時VCC選擇應為5.5V，以為落在超級電容兩端實際為4.9V，如此設計可既滿足電壓設計有留有余量，因為充電電壓在溫度稍高情況下，亦會影響超級電容本身壽命，部分生產廠家非正式提出對應關系，充電電壓每下降0.1V，超級電容壽命增加1倍，但需要實際數據支撐。
2.2 充電限流電阻
R918為充電限流電阻，該電阻阻值選擇主要取決于充電電源供電能力。阻容電源供電能力較弱，選用阻值需相對較大，是整個充電電流在5-10mA，以上述4.9V充電電壓為例，阻容半波電源宜選用5mA，電阻應為980歐，但選標稱阻值應為1k歐，具體可根據實際情況進行自選，可參考計算公式，如公式1所示。
R=U/I （1）
2.3 控制三極管
控制二極管主要作用為控制充電的通斷，進而實現電子式電能表電源的穩定；V909為PNP型三極管主要考慮控制方向、功耗等級、壓差，根據實際電路而定，現參考電路選擇PNP性三極管集電極發射機導通后電壓為0.3V左右，高溫情況下，壓差會有所減少。
2.4 二極管
VD910二極管主要起到單相導通作用，防止超級電容電壓反灌會充電回路，可據實際電路選用肖特基（肖特基二極管為0.3V）或普通二極管（4007二極管為0.7V），一般壓差越小越理想。
3 PWM調制控制電路
3.1 PWM波形調制原理
PWM波形有三個參數，分別為周期T，脈沖寬度t1，脈沖空寬度t2。三者關系為T=t1+t2。
該PWM調制波型和充電電源供電能力和超級電容兩端電壓有關系。如充電電源供電能力較弱或超級電容電壓較高，可PWM調制波可控制占空比較小，其他可據后續變化，按比例調整占空比，可參考公式，如公式（2）所示。
τ=t1/T（2）
τ為占空比。
PWM波形調制，實際調制脈沖寬度t1，即τ值。
CAPCON為芯片控制引腳，取決于芯片定時器輸出的數字信號，直接控制開關三極管的通斷，進而實現超級電容的充電狀態。
3.2 開關三極管
V909、V911為PWM調制控制電路開關三極管，主要根據控制腳的指令驚醒通斷點，該處三極管選擇盡可能壓差小為優，另選擇PNP、NPN型相互配合。
3.3 反饋電阻
R925、R929為兩個開關作用三極管反饋電，阻值可據實際情況進行選擇。
3.4 限流電阻
R927、R932為限流電阻，控制開關三極管的基極，阻值可據實際情況進行選擇。
4 放電電路
放電電路如圖6所示。
4.1 保護電阻
R931為放電電路保護電阻，防止靜電等意外高壓對主芯片I/O口的沖擊，同時防止超級電容的過放，該阻值選擇一般需考慮電阻功耗、放電電流、芯片工作范圍，需據實際電路選擇標稱阻值，兼顧阻值盡可能小原則，如放電電電流為30uA，最小電壓工作范圍2.7V，R931選用了0.125W，5.1歐電阻。
4.2 電壓檢測引腳
VBAT為芯片掉電供電引腳同時具備電壓檢測功能，芯片需據該點電壓值進行PWM調制波型，另掉電后可據電壓檢測實際值，調整軟件處理方式，從而提高數據及系統運行可靠性。如檢測到電壓已掉落到工作范圍邊緣，軟件可控制不進行數據存儲和其他數據處理，程序僅運行值規定的范圍內知道電源恢復正常為止，進而實現系統可靠性運行。
作為電子式電能表備用電源，本設計與鋰電池對比如表1。
5 總結
超級電容器作為新興的電源方案，其無以倫比的優勢，逐漸在各行各業廣泛使用，但在使用過程中并非每一個方面都是優越的，這就要求在運用超級電容器時能熟練掌握該裝置的優缺點。受到制造技術的限制，我國在使用超級電容器時還存在安裝、調試、材料等方面的不足。不少設備因盲目使用超級電容器造成電路故障，影響了整個設備性能的發揮。
本設計采用獨特的設計思路，且在電子式電能表上已經過大量時間、實驗的驗證，可高效、可靠的應用于電子式電能表上，其他電子產品可據上述分析，適度取用。
參考文獻：
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[5]張勁松.超級電容器的原理及應用[J].職業，2009.
篇3
A股上市公司中，江海股份(002484))通過收購日本ACT和和投資VOLTA公司，掌握了全球領先的超級電容技術；銅峰電子(600237)通過與國內一流院校合作，超級電容器產品單體性能已于國際主流的Maxwell產品相當。
早間新聞
1、近日，央行辦公廳下發《關于進一步加強無證經營支付業務整治工作的通知》(以下簡稱通知)，針對無證支付機構進行集中整治，同時下發了持證支付機構自查內容和無證機構的篩點、認定標準說明。
2、今年以來，自由貿易港建設駛出了“加速度”。上海立信金融學院自貿區研究院副院長肖本華昨日在接受《證券日報》記者采訪時表示，自由貿易港建設還處于制定和征求意見過程中，其中上海市已將方案報送國家有關部委征求意見，下一步將會同有關部門做好區域圍網、監管平臺建設等工作，為正式啟動做好準備。樂觀預計，2017年年底將形成上海自由貿易港建設方案。
3、上周(11月20日~11月24日)滬深交易所公開渠道共發出問詢函件17封(已披露)，相比前一周有所下降(前一周27封)。其中，深交所發出8封問詢函，上交所發出9封。另外，上周滬深交易所共發出關注函件8封，監管函1封。在各類問詢函件中，年末突擊賣資產成為近期監管關注的重點。
中辦國辦：印發推進互聯網協議第六版規模部署行動計劃。
人民日報：M2增速降低不會對經濟產生較大負面影響。
發改委、交通部：24日印發《鐵路“十三五”發展規劃》，鼓勵采用股權投資方式推進鐵路混合所有制改革。
篇4
關鍵詞：超級電容器；電極材料；復合材料
隨著全球資源匱乏、生態環境遭到破壞和氣候變暖等問題的出現，人類將更加關注太陽能等可再生能源的應用。但是可再生能源本身的特點決定了這些發電形式和電能輸出常常受到季節、氣侯和地域的影響，具有明顯的不穩定性和不連續性。要解決這一缺陷必須要發展與之配套的高效儲能裝置，而超級電容器是一種介于二次電池和常規電容器之間的新型儲能裝置。同時兼有常規電容器大功率密度和二次電池高能量密度的優點，且超級電容器還具有無污染、使用溫度范圍廣、安全性高等特點，故超級電容器在新能源發電等領域中具有廣泛的應用前景。近年來，科研人員先后開發使用了多種電極材料，大致可將其分為三大類，即碳基電極、金屬氧化物、導電聚合物。
1 碳基電極
在目前使用的超級電容器中，應用最廣泛的電極材料就是具有高比表面積和多孔結構的碳材料。至今報道過的碳材料有碳纖維、碳納米管以及石墨烯等。碳基材料是利用雙電層儲能原理，即在電解液中的電極表面與溶液兩側分布電荷數量相等，但是符號相反的離子層，在電極上和溶液中形成了兩個電荷層，即常說的雙電層，于是相間產生了電位差，故可通過這個原理，通過增大碳材料的比表面積來提高超級電容器的比電容。
炭纖維在性能方面較活性炭材料相比，具有更大的優勢，其孔道暢通，不同孔徑間連接比較緊密，有利于電荷的吸附和電解液的傳輸，同時耐熱性優良、膨脹性低并且具有良好的化學穩定性，故是優良的電極材料。2014年5月Hsu等[1]通過靜電紡絲技術由N、N-二甲基甲酰胺、聚丙烯晴（PAN）和聚丙烯晴-丁二烯（PAN-co-PB）制備了相互連接的碳納米級纖維，其制備的碳納米纖維經電化學測試顯示出高比電容量和良好的循環壽命，證實了相互連接的碳納米纖維在超級電容器應用中的優勢。另一種碳基材料石墨烯在超級電容器應用領域具有巨大的潛力，其具有超大比表面積、高電導率和化學穩定性等優異的特性[2]。但在實際應用中，石墨烯自身還是存在著一定缺陷，例如其表面難以被電解液潤濕，亦或石墨烯片層之間較強的范德華力造成的團聚現象，因此對石墨烯的研究還在進一步探索。目前解決辦法一是非共價鍵的表面改性，二是利用過渡金屬氧化物對石墨烯進行表面改性從而提高其應用范圍。
2 屬氧化物
以金屬氧化物作為電極材料的超級電容器屬于法拉第贗電容，贗電容不僅在電極表面上產生，也可以產生于整個電極內部，故可得到比雙電層電容更高的電容量。金屬氧化物電極材料的電容量通常可達到雙電層電容的10～100倍，由此可見金屬氧化物具有很好的應用前景。用于超級電容器的金屬氧化物以氧化釕為代表，雖然其具有較高的比電容量和導電性，但由于成本過高限制了其商業化應用。因此，近幾年研究的重心主要集中在氧化i、氧化鈷等較便宜的金屬材料上。
二氧化錳材料具有對環境友好、價格低廉以及電化學工作窗口寬的特點，并且二氧化錳電極材料的超級電容器可采用中性電解質溶液，如Na2SO4的水溶液，而不像其他金屬氧化物超級電容器必須采用強堿或強酸的電解質，這就使二氧化錳基超級電容器更加環保，并且組裝及使用更加方便和安全。此外將納米技術應用于超級電容器電極材料領域，可利用納米級二氧化錳電極材料高的比表面積、較短的電子輸運距離，來大大提高其電化學活性。1999年Goodenough等人首次研究了無定型二氧化錳電極材料在超級電容器中的應用，其利用共沉淀法制備二氧化錳電極材料的超級電容器，在2 mol/L的KCL電解液中，比電容可達203 F/g[3]。自此，還有很多類型的二氧化錳電極材料得以發展。另外Kuang等[4]合成了蒲公英形態的NiCo2O4介孔微球，研究表明用這種材料作為超級電容器的電極，擁有很好的大電流放電能力和優秀的循環放電壽命，具有良好的應用前景。
3 導電聚合物
相比與前兩種電極，導電聚合物是一種新型的電極材料，其比電容通常是碳基材料的2～3倍，并兼有成本低、充放電時間短等優勢。導電聚合物是通過充放電過程的氧化還原作用，在聚合物膜上產生快速n型或p型摻雜、脫摻雜來儲存高密度電荷從而產生大法拉第電容。目前，常用的材料有聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）等具有共軛結構的聚合物及其衍生物。
Yue等[5]將聚吡咯包裹在棉纖物表面上，制作成了一種可長短伸縮的電極，其原理是利用乙腈和對甲苯磺酸的混合液通過電化學聚合法將聚吡咯涂于棉纖物表面。在1.0 mol/L的NaCl電解液中該材料的電極表現出很好的應張力，并且能夠保持良好的循環穩定性和伸縮性。
目前，復合材料展現出優異的高比電容和穩定性的特點，利用不同材料間的協同作用，通過復合、摻雜等方式來實現材料的復合化；以及實現電極材料的納米化，來改善電子、離子傳輸擴散路徑，從而提高電極性能，是未來研究的主要方向。
參考文獻
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[2] 滕牧.石墨烯基材料在超級電容器中的應用[J]. 電子元件與材料， 2014， 33（9）： 11-13.
[3] Lee H Y， Goodenough J B.[J]. Solid state chem， 1999， 144：220.
篇5
關鍵詞 微電網；超級電容器；電能質量
中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）98-0080-02
隨著社會的發展，人們的關注點不僅僅著眼于技術的發展，也開始關注綠色能源和生態環境。諸如風力發電、光伏發電等可再生發電單元都可以通過微電網整合在一起。微電網在運行中會出現電壓暫將、瞬間停電會影響到其穩定性。本文提出在將超級電容儲能系統應用于微電網中，應用其特性，解決微電網中出現的一些電能質量問題。
1 微電網
1.1微電網概念
微電網也稱微網，是由一組微電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的系統單元。微電網是一個能偶實現自動控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可孤立運行。它是相對于傳統大電網的一個概念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，并通過靜態開關關聯至常規電網。開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給。
1.2微電網中存在的電能質量問題
微電源是微電網的重要組成部分。微電源主要來源于容量為幾千瓦到幾十兆瓦的可再生能源，如風力發電、太陽能發電等。在微網上，由風力發電、光伏發電組成的微電源可實現互為補充，通過公共耦合點各微電源還可并聯于大電網。但由于再生能源本身的缺陷，如風力不穩定，太陽能晝夜不均等，在供電過程中會出現不穩定和不連續的問題，會直接影響到微電網的供電質量，出現電壓暫降、電源中斷等問題。而近年來，由于大容量非線性負荷接入電網，其產生的變化速度快、持續時間短的沖擊負荷影響到電網的穩定運行。電網參數可能會受到短時電壓中斷或電壓暫將的影響，直致混亂 。沖擊負荷對規模小、慣性不大的微電網的影響更是十分嚴重的。
2超級電容器
2.1超級電容器簡介
超級電容器也稱為電化學電容器。其極板為活性炭材料，具有極大的有效表面積，容量大。超級電容器利用電荷在電極和電解質的界面之間自發的分配形成陰陽離子層，從而達到保存能量的目的。充電速度快，在數分鐘甚至幾十秒內完成整個充電過程。因此超級電容器具有功率密度大、能量密度高、充放電時間短、使用壽命長、不易老化的優點 。
超級電容器短時放電能量足可滿足5s的電壓暫降或者短時中斷的要求，瞬時特性強，而且放電后充電速度快，短時間內即可充滿電，維護工作量小，通過模塊化實現擴容。微電網中出項的電能質量問題通常具有出現頻率高、持續時間短的特點。而上述問題可利用超級電容器充放電速度快，短時釋放能量高的特性來解決。
2.2超級電容儲能系統
正常運行時，儲能系統將整流器提供的直流電能存儲于超級電容器中，當供電系統不穩定或負荷側波動較大時，系統所需的能量可以通過逆變器將超級電容器中存儲的能量提取出來供給負荷，使供電質量得到了保證。
3 超級電容器用于改善微電網電能質量
3.1提供短時供電
微電網可運行于以下兩種模式：第一種模式為并網模式，微電網中的頻率和電壓調節是由大電網負責，主電網提供微網中的功率不能滿足負荷要求時缺少的那一部分能量，另一種模式為孤島運行，微電網提供負荷需要的全部能量，各微電源之間通過調節各自的能量輸出，在微網內實現了功率平衡的要求。并網模式與孤島模式兩者之間可實現相互切換。但在切換過程中，功率不平衡的現象時有發生，利用超級電容器功率密度大，放電速度快，容量大的特點，提供短時供電，從而避免出現供電波動等電能質量問題，實現了兩種模式的平穩過渡。
3.2提供能量緩沖
由可再生能源如太陽能、風能、生物能提供的微電源，其受外界環境影響較大，風力的不穩定、太陽能的不均衡，使時時輸出功率極不穩定，輸出的總功率不能處于一個穩定值的范圍內，影響了微電網的穩定運行。超級電容器功率密度高，當負載側需求較低時，超級電容器儲存多余的電能，一旦出現負荷突變或是其他功率供應不足時，將超級電容器中存儲的電能釋放出來，提供缺少的那一部分能量，緩解暫時的能量供應問題。微電網中存在的電梯、地鐵站中的負荷，啟動電流較大，產生很大的負面沖擊，將超級電容器加入微電網中，適時的提供一部分能量，起到緩沖作用解決了電壓驟降的問題。
3.3提高微網電能質量
孤島模式運行下微電網的功率輸出由微源提供，要求微源提供的電壓和頻率要穩定在一個規定的范圍，提供穩定、可靠的電能供應給負荷；此外，微電網要實現并入大電網，對微電網的要求也是十分高的，如電流諧波畸變率、負荷功率因數等方面必須滿足要求。
超級電容器儲能裝置通過逆變器將存儲的直流電逆變為交流電后為用戶及電網提供功率保證，電能質量得到了提高。對于電網中出現的電壓波動、瞬時功率供應不足的問題，利用超級電容器充放電速度快的特點，也可以得到很好的解決。
4 結論
超級電容器具有功率密度大、能量密度高的特性，將其作為儲能裝置應用于微電網中，作為能量補充，解決了由于微電網中出現的電壓暫將、短時中斷等電能質量問題。
參考文獻
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[2]曹偉. 新型電能質量調節器的研究天津大學碩士論文，2011.
篇6
[關鍵詞]超級電容器 可再生能源應用 工業應用 交通應用
中圖分類號：F274；F426.22 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）21-0054-02
隨著環境污染的日益加劇，需要高效、潔凈、綠色、可再生的能源替代傳統能源，在使用過程中減少環境污染。同時，各種用于儲存能源的裝置也逐漸引起人們重視。目前，常用的儲存能量裝置有鉛蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池、超級電容器等。其中，超級電容器以其優異的充放電壽命、高功率密度、環境友好等特點，得到更為廣泛的應用與研究。超級電容器常見的應用領域包括：消費電子、后備電源、電動汽車、可再生能源發電系統、軍事裝備領域、航空航天等[1]。本文主要從超級電容器的應用角度入手，探討近年來超級電容器在各方面應用的進展以及新的發展方向。
超級電容器作為產品已日趨成熟，與其他超級電容器相比超級電容器的工藝技術成熟度更優。隨著生產工藝的不斷進步，其應用范圍也得到不斷擴展，在工業、消費電子、通信、醫療、國防、軍事、交通等領域都有著越來越廣泛的應用。從小容量的儲能到大規模的電力儲能，超級電容器都展示了獨特優越的性能，以及超長的充放電壽命[2]。以下分別介紹超級電容器在可再生能源領域、工業領域、交通領域中的應用及原理。
1.可再生能源領域
超級電容器在可再生能源領域的應用主要包括：風力發電變槳距控制，提高風力發電穩定性、連續性，光伏發電的儲能裝置，以及與太陽能電池結合應用于路燈、交通指示燈等[3]。
1.1.風力發電
超級電容器在風力發電變槳距控制的應用原理是通過為變槳系統提供動力，實現調整槳距。平時，由風機產生的電能輸入充電機，充電機為超級電容器儲能電源充電，直至超級電容器儲能電源達到額定電壓。當需要為風力發電機組變槳時，控制系統發出指令，超級電容器儲能系統放電，驅動變槳系統工作。這樣即使在高風速下，改變槳距角以減少功角，從而減小了在葉片上的氣動力[4]。以此保證了葉輪輸出功率不超過發電機的額定功率，延長發電機的壽命。
1.2.在光伏發電方面的應用
在光伏發電系統中應用超級電容器作為輔助存儲裝置主要為了實現以下兩方面作用：首先，作為能量儲存裝置，在白天時儲存光伏電池提供的能量，在夜間或陰雨天光伏電池不能發電時向負載供電；其次，與光伏電池及控制器相配合，實現MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率點跟蹤）控制[5]。
由于光伏發電產生的功率會隨著季節、天氣的變化而變化，即無法產生持續、穩定的功率。所以超級電容器還常常會被應用于光伏發電的儲能裝置。即增加超級電容器后，可實現穩定、連續的向外供電，同時起到平滑功率的作用。P. Thounthong等人研究了光伏發電-超級電容器相結合的能源系統。通過增加了超級電容器，光伏發電可以輸出更為平穩的電能[6]。
2.工業領域的應用
超級電容器在工業領域可以應用于叉車、起重機、電梯、港口機械設備、各種后備電源、電網電力存儲等方面。
2.1.在起重機等設備方面的應用
叉車、起重機方面的應用是當叉車或起重機啟動時超級電容器存儲的能量會及時提供其升降所需的瞬時大功率。同時儲存在超級電容器中的電能可以輔助起重、吊裝，從而減少油的消耗及排放，并可滿足其他必要的電氣功能。Sang-Min K.等人研究了將超級電容器結合起重機的柴油發動機混合動力，旨在提高發動機的節油量[7]。經過超級電容器輔助發動機啟動，效果如圖1所示，其中PLOAD為啟動所需功率，PGEN-DC為柴油發動機產生功率，PSC為超級電容器提供功率。可以看出超級電容器能夠提供所需的脈沖功率，可大大提高發動機的節油量。
2.2.在UPS方面的應用
在重要的數據中心、通信中心、網絡系統等對電源可靠性要求較高的領域，均需采用UPS裝置克服供電電網出現的斷電、浪涌、頻率震蕩等故障。用于UPS裝置中的儲能部件通常可采用鉛酸蓄電池、飛輪儲能和燃料電池等。在電源出現故障的一瞬間，以上的儲能裝置中只有電池可以實現瞬時放電，其他儲能裝置需要長達一分鐘的啟動才可達到正常的輸出功率。但電池的壽命遠不及超級電容器，且電池的使用過程中需要消耗大量人力、物力對其進行維修維護。所以超級電容器用于UPS儲能部分的優勢就顯而易見。Z Chlodnicki等人[8]將超級電容器用于在線式UPS儲能部件，當供電電源發生故障時可以保證試驗系統繼續運行。
2.3.在微電網方面的應用
超級電容器儲能系統作為微電網必要的能量緩沖環節，可以提供有效的備用容量改善電力品質，改善系統的可靠度、穩定度[9]。超級電容器儲能系統的基本原理是三相交流電經整流器變為直流電，通過逆變器將直流逆變成可控的三相交流。正常工作時，超級電容器將整流器直接提供的直流能量儲存起來，當系統出現故障或者負荷功率波動較大時，通過逆變器將電能釋放出來，準確快速補償系統所需的有功和無功，從而實現電能的平衡與穩定控制。
3.交通領域的應用
超級電容器在交通領域中的應用包括汽車、大巴、軌道車輛的再生制動系統、啟停技術，以及卡車、重型運輸車等車輛在寒冷地區的低溫啟動等。
在地鐵車輛在運行過程中，由于站間距離較短，列車啟動、制動頻繁，可利用超級電容器將再生制動產生的能量儲存起來，該能量一般為輸入牽引能量的30%甚至更多。在國外超級電容器已經實際應用于軌道交通再生制動能量回收存儲系統中。文獻10指出加拿大的龐巴迪公司推出了基于超級電容器的能量回收系統MITRIC，并在其國內投入使用。正是由于超級電容器可以存儲非常高的能量并且可以在短時間內釋放出，從而可以將軌道車輛在制動時產生的電能存儲起來，在列車再次啟動時，這部分能量可再次被利用，使得列車運行能耗得到明顯降低。
卡車等重型運輸車輛在寒冷地區啟動時，蓄電池性能大大下降，很難保證正常啟動。超級電容器工作溫度范圍是-40℃～65℃，在低溫環境下有較好的放電能力，當汽車處于低溫環境時，蓄電池放電能力下降，通過超級電容器與蓄電池并聯來輔助汽車啟動，可以確保啟動時提供足夠的啟動電流和啟動次數，來保障汽車的正常啟動。同時，在此過程中，避免了蓄電池的過度放電現象，對蓄電池起到極大保護作用，延長鉛酸蓄電池的壽命[11]。
電動汽車的動力源包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池以及燃料電池等。普通電池雖然能量密度高、行駛里程長，但是其充放電時間長、無法大電流充電、工作壽命短等不足。與之相比，超級電容器功率大、充電速度快，輸出功率大，制動能量回收效率高。當電動汽車或混合動力汽車在加速過程中，超級電容器還可以通過提供瞬時脈沖功率，極大地減少汽油等燃料的消耗[12]（如圖2所示）。
4.結語
目前，超級電容器在世界范圍內都屬于朝陽工業，掌握相關技術并實現工業化的國家寥寥可數。但是未來幾年內，隨著社會經濟的不斷發展，高比容量，高比功率的超級電容器必將激發一個巨大的新市場。其應用領域涉及社會發展的方方面面。未來超級電容器發展的方向是采用何種電極材料、何種方法，提高它的比能量、比功率及壽命，從而擴大它的使用范圍[13]。
參考文獻
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篇7
【關鍵詞】超容量用電 違約用電 稽查監控 依法用電
10kV專變用戶以及綜合變壓器下的動力用戶用電負荷突增使得變壓器過載嚴重、線路電壓質量下降，不但對電網和客戶本身帶來了嚴重安全隱患，還嚴重影響了其他客戶的用電需求，同時也會給供電企業造成了較大的經濟損失。
因此，分析超容量用電的現狀、產生原因和危害，如何通過事前宣傳防范、事中監控、事后分析處理的方式減少和避免超容量用電的發生，是本文討論的方向。
1用戶超容量用電的現狀
1.1 什么是超容量用電
超容量用電是指超過合同約定容量用電的行為，是一種比較常見的違約用電行為。根據《電力供應與使用條例》第五章第三十條第二款“用戶不得有下列危害供電、用電安全，擾亂正常供電、用電秩序的行為：”“（二）擅自超過合同約定的容量用電”。
1.2 超容量用電產生的原因
超容量用電一般由以下兩種原因產生：
（1）部分用戶依法用電意識淡薄，認為自己只要按規定繳納電費用多少電都是合法的行為，不知道超容量用電屬于違約用電行為，甚至不知道用電容量增加了需要向供電部門提出增容申請。
（2）部分用戶知道該行為屬于違約用電行為，且用戶申報的用電容量已經無法滿足自身需要，但為了少交電費、不交增容改造費用，而故意超容量用電。
2 超容量用電的危害
2.1 超容量用電造成的危害
超容量用電會導致變壓器所在線路或變壓器下其他用戶電壓下降，會導致部分用戶的用電設備無法正常使用，嚴重時還可能導致超容變壓器及配電設備燒毀，影響配網的供電可靠性。超容量用電使得安全和諧的用電秩序、電網運行的安全可靠都得不到保障。電壓質量不高、設備燒毀引發的停電，還會一起用戶投訴日益增多，造成供電公司承諾的優質服務無法兌現，對社會的和諧穩定也會造成一定影響。
2.2 超容量用電造成的經濟損失
2.2.1 因變壓器等供電設備燒毀造成的經濟損失
頻繁、長期的超容量用電很容易造成變壓器的燒毀。綜合變壓器一般屬于供電企業的資產，專用變壓器一般屬于用戶的資產。當出現變壓器燒毀情況時，即使不考慮因停電給企業和社會帶來的損失，變壓器的產權所有人一般也需要負擔起變壓器維修或者更換的費用，變壓器的購置和更換費用隨著變壓器的容量增大也越貴，一般為幾萬元甚至幾十萬元。
2.2.2 給供電企業造成的電費損失
10kV專變用戶的超容量用電，有很多都伴隨著用戶逃避電費的行為。下面分別以大工業用戶超容和分時用戶低谷超容為例，分析供電公司的電費損失。
當用戶執行大工業電價時，用戶超容則供電企業少收基本電費。假設用戶用電變壓器容量315kVA，電壓等級為1-10kV，用戶本月力率為0.9，根據河北省北部電網銷售電價表平段電價為0.5557元/千瓦時，變壓器容量基本電價為23.3元/千伏安/月。為簡化處理暫時不考慮用戶執行分時電價，設用戶超容率為d%。
當用戶執行豐谷分時電價時，用戶低谷用電超過理論低谷最大用電量，還會造成供電企業直接的電度電費損失。
當分時用戶低谷超容，假設用戶用電變壓器容量200VA，用電類別為一般工商業及其他用電，電壓等級為1-10kV，用戶本月力率為0.9，根據河北省北部電網銷售電價表平段電價為0.7433元/千瓦時、谷段電價為0.3367元/千瓦時。
3 用戶超容量用電的防范和處理
3.1 用戶超容量用電的事前防范
《電力供應與使用條例》、《供電營業規則》等法規、規定中對超容量用電都有明確的規定和處罰措施，供電企業可以通過對用戶電力法規的普法宣傳，使用戶明白超容量用電屬于違約用電行為，一經發現會受到相關的處罰，可以一定程度上減少超容量現象的發生。
3.2 用戶超容量用電的事中監控
供電企業可以建立負荷控制系統對10kV專變用戶的負荷進行實施監控，當用戶瞬時超負荷或短期超負荷時，對用戶進行短信提醒或者直接對用戶用電進行限制。
現在電網公司使用的電表多為支持遠程采集的智能電表，也可以通過電表的智能采集系統進行電量估算，防控超容量用電的發生。
用戶超容量用電屬于危害供用電安全、擾亂正常供用電秩序的行為，屬于違約用電行為，根據供電營業規則第一百條第2款“私自超過合同約定容量用電的，除應拆除私增容設備外，屬于兩部制電價的用戶，應補交私增容設備容量使用月數的基本電費，并承擔三倍私增容量基本電費的違約使用電費；其他用戶應承擔私增容量每千瓦（千伏安）50元的違約使用電費。如用戶要求繼續使用者，按新裝增容辦理手續”。
4 結束語
供電企業應合理的宣傳、監控及處罰超容量用電的違約用電行為，保證電網的供電安全和供電秩序的正常和穩定。
參考文獻
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作者簡介
程杰（1981-），男，現為華北電力科學研究院有限責任公司工程師，主要從事營銷業務質量監控分析及現場稽查工作。
篇8
經濟增長的內生動力依然缺乏
今年第1季度國內生產總值增長8.1%，總體來看，增速趨緩；連續五個季度呈逐季下降態勢。經過30多年高速的經濟增長，中國經濟增長潛力已經明顯下降，因此，增長趨緩是必然的和不可避免的。調低增長目標和增長實績下降就是對這種情況的確認和確證。
有些問題是值得認真思考的。一是關于經濟增長內生動力問題。一方面增長目標下調，增長實績趨緩，另一個方面，從今年兩會上反映出來的情況看，各個地方都雄心勃勃，大干快上。遼寧今年的增長目標是11%，北京、上海也都在8%以上，8%以下的幾乎沒有，山東戰略性新興產業計劃投資10億元以上的大項目有40個，整個投資的規模可想而知。有人認為，這表明中國經濟增長的內生動力增強。其實，此說似是而非。所謂經濟增長的內生動力主要不是政府的能力，而是市場機制的作用和效力，是投資方式、結構和效率的改善和提升，如果不改變現行政府主導的體制和官員政績考核的方式，能改變唯GDP的增長嗎？如果不抑制國有部門的壟斷和擴張，不限制和減少資產泡沫，以及銀行金融等部門的超額利潤和利益激勵，實體經濟能得到加強嗎？我們仍然把政策的重點放在擴大政府權力和增加政府能力方面，而不是市場機制的培育和作用方面，經濟增長的內在動力如何增強？
二是關于經濟增長的趨勢問題。一方面，經濟運行出現某些回暖跡象，如3月份的工業生產、消費品銷售、出口增長和信貸投放都高于前兩個月，經濟運行的先行指標，如制造業采購經理指數、企業景氣指數和企業家信心指數也出現回升，于是很多人預測，2季度有望企穩回升。這種可能性是存在的。另一方面，經濟下行的風險依然存在，經濟效益下滑，據千戶企業快速調查發現，1季度僅四成企業盈利，營商成本上升，中小企業破產跑路的事件接連發生，溫州的問題還未解決，江蘇也出現了類似現象，半年來省內已有20多起因民間借貸而起的“跑路”和糾紛，涉及金額60多億元，今年1季度，南京已有五六個企業家命喪民間借貸，有5000多家中小企業處于生死存亡的邊緣。如果經濟增長在短暫回升以后進一步下滑，情況會怎么樣？這是不能不考慮的問題。
有人認為，宏觀調控不會再走“放水”的老路。依據的是中國廣義貨幣的余額已達90萬億元，是GDP的2倍多，表明貨幣水池中的水已經相當深。在體制機制不變的情況下，如果經濟增長下降超過政府容忍的限度，不放水還有什么辦法？目前的政策很明顯是穩中趨松，3月份的新增貸款已經突破1萬億元大關，3月末人民幣貸款余額57.25萬億元，增長15.7%。在1季度經濟增長下降超過預期，物價走勢不明的情況下，“穩增長”會受到更大重視，貨幣政策穩中趨松的方向也不會改變。更為重要的是，在這個問題上，中央和地方、地方和地方間的利益并不一致，多方的博弈也很激烈。中央政策的取向是穩一點，慢一點，加快調整和轉型，各個地方的共同想法是，別人慢一點，我的快一點，以便創造更大的政績和取得更多的利益。因此，超過潛在增長率的實際增長是各個地方的共同選擇。只有遇到危機大家才能真正清醒一點。
通脹有長期化的趨勢
今年1季度CPI上漲3.8%，其中3月份上漲3.6%，比上月提高0.4個百分點。如果說一季度的經濟增速下滑超過預期，那么，3月份通貨膨脹上升也出人意料。其所以如此，原因在于人們希望價格下跌，2月份也的確下降不小，于是把愿望當成現實，而忽視了通貨膨脹有可能長期化的趨勢。在世界主要經濟體都實行寬松貨幣政策的情況下，大宗商品價格很難跌落。中國已經走過了低成本擴大的時代，進一步的調整和轉型首先需要價格信號的調整，這本身又是一個漲價的因素。因為，資源要素價格的管制和價格扭曲已經相當嚴重，調整和放開都免不了價格上漲。如果久拖不決，扭曲會進一步加劇，放開時的影響會更大。還是長痛不如短痛，晚改不如早改，進行調整不如早點放開。
在國際油價上漲和國內成品油兩次提價的作用下，國內出現了一個小小的漲價潮。奶粉漲價先行，國產和進口奶粉漲價10%左右；接著是花生油和菜籽油，漲價8%上下；日化產品也加入了漲價行列，洗發水漲價10%-20%。食品價格與農產品價格高度相關，既受氣候和季節性因素的影響，又易于陷入周期性波動，再加上隨油價變動而造成的運輸成本等因素，現在的價格下跌預示著未來的價格上漲，現在的高價過后也會出現價格下跌。總之，在資源要素價格改革無多大進展的情況下，今年的消費物價不會跌至3%以下，但超過4%的可能性也不會太大。
金融改革依然沒有邁出關鍵一步
在最近一個時期中，溫州金融改革試驗的啟動成為社會關注的焦點。這是對去年“溫貸危機”和吳英案的直接回應。后兩者表明，現行金融體制已經走入死胡同，改革必不可免，只是時間早晚而已。改革試驗把規范發展民間融資作為中心任務，也證明了這一點。如果試驗成功，對全國的金融改革都有借鑒意義。
在筆者看了，其最大不足和局限有二：一是沒有提出發起設立民營銀行的試點。這是國內外關注的焦點。有人也指出了這一點。要知道，村鎮銀行、小貸公司、農村資金互助社等早已有之，雖然它們也是民營性質，但其存在和發展及其作用和意義不可能與民營銀行同日而語。為什么不能名正言順地提出設立民營銀行？既然民營企業可以存在和發展，為什么民營銀行不能堂堂正正地放行？自從改革開放以來，中國第一家也是唯一一家大股東是民營企業的民營銀行，即民生銀行，1996年成立，注冊資本13億元，2000年在上交所上市，目前市值1680億元，2011年利潤增長40.06%，是中國發展最快的股份制上市銀行之一。但可悲的是，只此一家，別無分店。可見，近16年來金融業改革的成績何在？它充分說明，在金融改革的問題上，金融當局和最高決策者的思想仍然固守壟斷的老框框不放，不愿走出這根本的一步。
二是回避和刪掉了本來就有的利率市場化一項。其實，利率市場化是金融改革回避不了的大事，因為，在利率管制之下，銀行的基準利率與市場的真實利率必然嚴重脫節，這就為尋租和扭曲創造了巨大的空間。在這種情況下，僅僅放開準入，實現民間借貸從“地下暗流”到“地上活水”的身份轉變，并不能改善民間金融的運作機制，也無法降低實體經濟的融資成本。要知道，“陽光化”是重要的，但陽光化不是目的，而是手段；民間資本其所以希望打破國有金融的壟斷而進入銀行金融業，與其說是要解決中小企業的融資問題和通過競爭形成有效的金融市場機制，不如說是由于銀行金融業高額利潤的激勵和吸引。如果不通過利率市場化促進銀行金融業市場競爭的發展，也許會造成新的扭曲，而無法達到改革的目的。
產權保護關系到社會穩定
產權問題是一個基本的和重要的理論問題，也是我們國家沒有解決或者沒有很好解決的重大實踐問題。產權制度的合理安排、有效實施和切實保護，直接關系人民的福祉、社會的穩定和經濟的發展。
然而，我們的政府在這一生命攸關的問題上卻一再失誤，往往不是保護產權，而是侵犯產權，、合作化、公社化的歷史就是侵犯產權的歷史。而目前的強行征地拆遷，仍然是這一過程的繼續。1999－2011年是中國土地資本化最迅猛的時期，全國土地出讓收入12.75萬億元，幾乎年均1萬億元，大部分都是地方政府的預算外收入，構成所謂“土地財政”。據中國人民大學等對17個農業大省區的地權調查，43.1%的農民至少經歷了一次征地，17.8%的農民遭遇了強制征地拆遷。在征地拆遷中，64.7%的農民得到了一次性的現金補償，平均每畝補償18739元，而政府賣地的平均價格為每畝77.8萬元，是征地價格的40倍。12.7%的失地農民沒有得到任何補償，9.8%的失地農民得到了補償的承諾而未能兌現。可見，政府侵權嚴重到何種程度。而巨額土地出讓收入的使用幾乎沒有一個城市政府向外公布，根本無從監督。財政部的報告顯示，2010年國有土地出讓收入2.9萬億元，當年安排支出2.6萬億元，其中，49.7%用于征地拆遷補償等成本性支出，27.9%用于城市建設，用于廉租住房保障支出463.62億元，占1.59%。
由于產權不能得到有效的保護，人們對個人和國家的前途喪失信心。既然不能用手投票，就會用腳投票，于是，出國移民逐漸成為潮流。據中國銀行私人銀行與胡潤研究院聯合的《2011中國私人財富管理白皮書》顯示，中國身家1000萬元以上的富豪約96萬人，其中擁有海外資產的占1/3。據美國移民局的統計，2010年來自中國的投資移民申請數量居全球之冠，是移民局全年發放的EB－5簽證的1成，共772人，近5年來，移居美國的中國人人數復合增長率達73%。
篇9
教學的核心是教與學的緊密互動。過去單一的傳授式教學模式已經落后，盡管現在政府和教育部門已經看到了教學的弊端，大力推進電子化和信息化，但是收效并不明顯。一方面，過去的科技水平還不夠；另一方面，老師的科技素養還有待進一步提升。
從傳統信息化教學產品的使用來看，很多信息化的產品很難將老師解放出來，學生很難充分參與到教學過程中，以至于教學效果提升有限。愛普生CB-695Wi教育超短焦互動投影機的出現，徹底改變了教學模式單一、缺乏個性化互動的局面。
從實際需求來看，課堂不僅注重老師教授，更注重課堂上實現老師和學生間的充分互動和交流。將老師從講臺旁邊解放出來，讓每一個學生感受到老師的關注，進而提升學習的積極性。愛普生CB-695Wi教育超短焦互動投影機的價值就在于此。
從提升互動性來看，CB-695Wi具備無線投影功能，插入選配無線網卡ELP AP10即可實現無Wi-Fi網絡環境下的無線投影。
如果是在有Wi-FiW絡環境下，通過愛普生免費軟件EasyMP Multi PC Projection及免費手機APP iProjection 即可輕松實現無線連接。讓學生作業分享擺脫線纜束縛，教師活動空間可擴大到整間教室。其好處在于，老師可以隨時看到每一個學生的狀態，讓學生感受到被關注。
另外，在增強學生互動性方面，愛普生免費無線投影軟件（EasyMP Multi PC Projection 和 手機 APP iProjection）支持多達 50 人的無線投影。教師作為會議主持者可實時推送在線測驗至學生平板電腦或手機，學生作答后老師可選擇任意一個學生畫面進行全屏顯示并點評，也可選擇任意4個學生畫面進行四分屏同時顯示，方便教師進行批改和講解。
在個性化互動方面，CB-695Wi兩支互動筆和手指分別設置為3個不同ID，多人同步書寫時可呈現出3種不同顏色和粗細的線條。多學生作答亦可輕松分辨不同學生的答案，讓雙向教學更富吸引力，也充分尊重了學生的個性化需求。
教學過程中，老師經常會為課堂小測驗或者小組討論準備一定的互動時間，但是，時間只有老師最清楚，學生無法準確感知。CB-695Wi讓學生也可以清楚的看到參與的時間，增加緊迫感。從操作上，只需要點擊投影畫面下方工具欄中的計時器按鈕，可自由設定倒計時時間，讓課堂計時更容易，授課專心課堂高效。
實際上，很多學校的老師往往科技的素養并不強，哪怕是學校的教學能手，往往年紀較大，對高科技產品的接受度存在一定的門檻。因此，產品在操作性上要非常簡單，學習的門檻非常低。再就是，一旦因為誤操作性的問題，可以及時得到維護處理，避免影響整體教學。
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篇10
摘要:
針對蓄電池單獨作為汽車電源不能滿足純電動汽車短時間功率的需求問題，可采用超級電容與雙向DC/DC串聯再與蓄電池并聯的復合電源來滿足汽車功率的需求。利用模糊控制工具箱設計對于復合電源功率分配的模糊控制器，搭建整車復合電源控制策略模塊，應用Cruise軟件快速完成整車模型的搭建，將控制策略添加到整車模型中。仿真結果表明，純電動汽車復合電源控制策略能夠有效地分配蓄電池和超級電容的功率，從而使超級電容充分發揮“削峰填谷”的作用。
關鍵詞:
純電動汽車;復合電源;模糊控制;聯合仿真
0引言
動力汽車要求其車載電源具有充放電功率大、充放電效率高、使用壽命長、容量衰減小等特點［1－2］。而蓄電池單獨作為汽車的電源時存在充電時間長、比功率太低，不能滿足汽車短時間功率需求問題，嚴重影響汽車的加速、爬坡、制動性能及能量回收效率，不能完全滿足汽車對車載電源的要求［3－5］。超級電容充放電迅速，可瞬間大電流充放電，充放電能力比蓄電池要高100多倍，動態特性很好，循環壽命在10萬次左右［6－7］。一種新的汽車電源是將超級電容與蓄電池結合起來使用，由蓄電池提供整車運行期間電機需求的平均電功率，而超級電容則提供電機需求的峰值功率，這樣可以充分發揮蓄電池比能量大和超級電容比功率高的優點［8］。針對超級電容和蓄電池構成的復合電源系統，實現能量的合理分配是關鍵。模糊控制利用人的經驗、知識和推理技術及控制系統提供的狀態條件信息，不依賴物理過程的精確數學模型，具有較好的魯棒性，控制性能高，簡化了復雜的控制問題［9－12］。Cruise是研究汽車動力性、燃油經濟性、排放性及制動性能的高級模擬分析軟件，靈活的模塊化理念使得Cruise可對任意結構形式的汽車傳動系統進行建模和仿真［13］。本文采用Cruise/Simulink聯合仿真的形式，在基于傳統電動車模型的基礎上，添加超級電容模型和雙向DC/DC模型，利用Cruise搭建整車模型，在Matlab/Simulink中設計了針對復合電源的模糊控制策略，將控制參數進行模糊化處理，并通過MatlabDLL方式進行聯合仿真，實現復合電源功率的合理分配，并對模糊控制策略和整車性能進行研究分析。
1復合電源的結構
復合電源主要由蓄電池、超級電容和雙向DC/DC組成。復合電源的拓撲結構有很多，例如:蓄電池和超級電容直接并聯，蓄電池與雙向DC/DC串聯，再與超級電容并聯［14－15］。本文選擇的是超級電容與雙向DC/DC串聯，再與蓄電池并聯共同向負載電機提供電能的方式。復合電源的工作模式為:當汽車正常行駛，需求功率低時，由蓄電池單獨向電機供電;當汽車需求功率較高時，蓄電池和超級電容共同給電機供電，并且由蓄電池提供平均功率，超級電容提供峰值功率。當汽車制動時，超級電容優先回收制動能量，在超級電容不能再回收時由蓄電池回收能量。控制策略通過控制雙向DC/DC的升降壓來控制超級電容的充放電。復合電源組成結構如圖1所示。功率總線的功率信息，蓄電池和超級電容SOC(Stateofcharge)等狀態信息為模糊控制器控制的輸入，經過控制器對功率進行分配。由于汽車在整個運行過程中會經歷多種工況，而且交通狀況復雜，汽車狀態切換頻繁，且各種工況下的電機功率、蓄電池、超級電容的狀態都各不相同，需要制定合理的功率分配控制策略，使得在保證整車動力性的前提下，利用超級電容高比功率，能夠瞬時大電流充放電的特性，為蓄電池“削峰填谷”，減小大電流對蓄電池的沖擊，延長蓄電池的使用壽命，提高充放電效率，并且最大限度地回收制動能量，提高整車的效率和經濟性［16－18］。
2模糊控制策略模型
利用Matlab中提供的模糊控制工具箱設計了對于復合電源功率分配的三輸入、單輸出的模糊控制器，輸入為汽車的需求功率Preq，蓄電池荷電狀態BSOC，超級電容荷電狀態SSOC。輸出為蓄電池功率分配因子(Kcap)。汽車的驅動電機有電動和發電兩種工作模式，在這兩種工作模式下系統需求功率大小和波動范圍有較大差別，控制的側重點也不同［19］。因此，在正常行駛與制動兩種工作模式下應分別制定復合電源控制策略，即需要兩個模糊控制器，它們的模糊控制規則不同，但是兩個模糊控制器都是三輸入單輸出且輸入變量和輸出變量相同。因此，在Preq＞0和Preq＜0時各設計一個控制器，分別為模糊控制器A和模糊控制器B。當Preq＞0時，設輸入量Preq的論域為［04］，模糊集為{S、MS、M、MB、B}，分別表示{小、較小、中、較大、大}。動力電池BSOC的論域為［0．20．9］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}，超級電容SSOC的論域為［0．11］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}。輸出量為動力電池功率分配因子Kcap，其論域為［01］，模糊集{S、MS、M、MB、B}，分別表示{小、較小、中、較大、大}。各輸入結果如圖2所示。當Preq＜0時，設輸入量Preq的論域為［－10］，模糊集為{B、M、S}，分別表示{大、中、小}。蓄電池和超級電容的SOC論域、模糊集、隸屬度函數和Preq＞0時是一樣的。輸出量為蓄電池功率分配因子Kcap，其論域為［01］，模糊集{S、M、B}，分別表示{小、中、大}，輸入輸出量的隸屬函數如圖3所示。根據前面設計的模糊控制器，在Matlab/Simulink環境下建立復合電源模糊控制策略模型如圖4所示，模糊控制器根據輸入變量的變化調節輸出比例因子Kcap，從而得出蓄電池所分配的功率，因為汽車的需求功率由蓄電池和超級電容共同提供，所以汽車需求功率減去蓄電池所分配功率得到超級電容分配功率。
3整車模型的搭建
將建好的控制策略添加到Cruise中主要有MatlabDLL和MatlabAPI兩種方法。聯合仿真的結果都可以直接從Cruise獲得。但是用MatlabDLL方法仿真的時間比采用MatlabAPI方式短很多。因此，本論文中采用的是MatlabDLL方式。在控制策略模型建好之后，需要進行模型編譯，編譯完成后生成controler．dll文件，在Cruise模型中放入MatlabDLL接口模塊，進行接口模塊的參數設置，完成以上設置后，在Cruisedatabus中完成相應的數據通信，即可實現Cruise與MatlabDLL方式聯合仿真［19－20］。在進行信號通信時實際上是一個數據交換過程，Cruise通過數據接口將動力蓄電池和超級電容SOC值、電機轉速、負載信號、超級電容電壓值等信息傳遞給Simulink中的模糊控制策略模型，之后Simulink模型將超級電容電流、轉換開關信號反饋給Cruise模塊中的電氣終端、電機及駕駛員，以建立Cruise和Simulink之間的數據通信。AVLCruise軟件中含有簡捷通用的模型部件、易懂的管理系統、可以與Matlab、C、Fortran接口完成復雜控制算法的設計和離線仿真，也可與DSPACE等硬件接口，展開實時仿真，真實模擬車輛傳動系統，完成對復雜動力傳動系統的仿真分析，整車仿真模型如圖5所示。在進行整車建模時，從模塊庫中直接拖拽部件模塊來搭建整車模型。修改部件屬性來快速完成整車模型的參數設定并進行部件間的機械連接、電氣聯接和信號聯接。
4仿真結果與分析
采用中國城市道路工況作為本文的循環工況。中國城市道路工況是中國汽車技術研究中心根據我國各大城市的行駛特征研究出的更加適合我國的城市工況。中國城市道路工況如圖6所示，工況總運行時間是1304s。工況中最大速度達60km•h－1，其中怠速時間占工況總時間的28．8%，除去怠速部分之后平均車速則為22．6km•h－1。從圖6可直觀的看到我國交通系統中存在車輛怠速時間長、總體的均車速低、車輛的速度變化頻繁等特點。圖7是在中國典型城市道路工況下車輛行駛的當前車速度與期望速度變化曲線。從圖中可以看出兩條曲線基本保持一致，速度沒有出現大的波動，這說明車輛的跟隨性和平順性都比較好。圖8是在中國典型城市道路工況下，蓄電池和超級電容所需提供的功率曲線圖。從圖中可以看出在車輛運行過程中由超級電容和蓄電池共同供電，電池提供的功率比較平穩，在6kW左右。在制動時由超級電容吸收峰值功率，最大峰值功率達到10kW。超級電容充分發揮“削峰填谷”的作用，從而驗證制定的模糊控制策略的有效性。
5結論
在純電動汽車的基礎上，借助Cruise軟件搭建了帶有復合電源模塊的整車模型。詳細介紹了通過聯合仿真的方法將Simulink里搭建的策略模塊加入到整車模型中的步驟。其他用戶可以根據類似方法開發自定義策略和車型。提出超級電容與雙向DC/DC并聯再與電池串聯的復合電源結構。用模糊控制工具箱設計對于復合電源功率分配的模糊控制器，搭建整車復合電源控制策略模塊，使得超級電容充分發揮了提供瞬時功率的作用，避免了蓄電池過充和過放，提高了復合電源系統的循環使用壽命。此設計方案和仿真結果對于純電動汽車復合電源系統的研究具有一定的參考價值。
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