一种混合能源储存方法

今天，超级电容器被发现在许多电子应用。仅在汽车应用中，它们就被用于启动系统、能量回收解决方案和快速充放电系统等。超级电容器可以快速充放电，而不会随着时间的推移而失去储能。它们也有很高的功率密度。相比之下，电池可以储存更多的能量，但它们有一个确定的循环寿命。电池和超级电容器的组合产生了一种混合能源存储系统，可以帮助满足无数可再生能源应用的需求。

超级电容器可以帮助提供峰值功率，同时提高电池的性能在能源存储系统。许多超级电容器制造商、公用事业公司和研究人员正在为未来的项目开发混合电容器-电池储能系统。一些公司已经将其用于案例研究和试点项目，比如杜克能源公司(Duke Energy)在北卡罗来纳州加斯顿县(Gaston County)兰金变电站(Rankin变电站)建造的那座变电站

杜克能源公司与阿奎昂能源，麦克斯韦尔技术等建立混合储能系统(HESS)项目。该混合系统使用麦克斯韦的ucap来帮助实时管理太阳能平滑事件，特别是当电网上的太阳能电力由于云层或其他天气情况而波动时。Aquion电池是用来转移太阳能负荷到一个时间，更好地造福于公用事业。混合储能系统集成了专利的能量管理算法。

在这个程序中使用的麦克斯韦ucap放电和充电功率在亚秒到分钟的时间范围内。它们还拥有在宽的工作温度窗下较长的工作寿命。这对于稳定大规模部署中的短期光伏输出波动是理想的，确保可靠地接入到电网上的太阳能电力。此外，100千瓦/ 300千瓦时电池使用独特的水混合离子化学(包括盐水电解质和合成棉分离器)。这些材料会降低成本，而水基化学将提供一种无毒和不可燃的产品，可以安全处理和环保。

其他公司如日立还一直致力于开发混合动力电池储能系统。在日立的一个案例研究中，一种混合电池储能系统被开发出来，它结合了铅酸电池和锂离子电容器。对于混合电池储能系统的开发，日立的目标是满足与变速抽水蓄能水电站相同范围的需求。为此，该公司与神户电机株式会社(现日立化学株式会社)共同开发了1.5 MW混合电池储能系统，这是新能源和工业技术开发组织(NEDO)项目的一部分。

锂离子电容器是解决短周期频率波动的有效方法。(日立)

日本伊豆大岛(Izu Oshima)的示范项目始于2015年。作为与中国的联合研究项目，它已经进入了一个新的阶段东京电力公司．这些公司一直在评估监测控制系统的效率及其对现有电厂运行的影响。日立公司计划在2018年将该系统商业化，以帮助稳定岛屿地区的电力供应。

电池组

另一种混合能量存储方法可以在混合电池组系统中看到，称为UltraBattery．它是由CSIRO在澳大利亚，由古河道电池公司美国先进铅酸电池协会(Advanced铅酸Battery Consortium)在英国进行了测试。该电池是一种混合的、长寿命的铅酸储能装置。它将超级电容技术与铅酸电池技术的储能潜力结合在一个混合装置与单一的普通电解液中。

这种混合电池组系统将两种储能技术的优点结合在一个电池中。(由UltraBattery)

超级电容器层中的专用碳创造了一个强大的赫姆霍兹层(电双层电容的驱动结构)。由于具有非常大的表面积的高导电性晶格，它提高了对电池活性材料中反应位点的访问。在执行可变性管理应用时，电池可实现93-95%的典型dc-dc效率，如在部分充电状态(PSoC)下1C峰值功率下的电网调节服务或可再生匝道率平滑。直流-直流效率高，直流-直流能量损耗低。传统的VRLA电池在80%到100%的SoC下工作时，加热和电解所损失的能量是这种混合电池的5倍。

当混合动力电池在PSoC运行过程中损失更少的能量时，更多的能量可用来服务负载。(由UltraBattery)

超级电池在PSoC (Partial State of Charge)状态下工作。集成的超级电容抑制了硫酸过程(铅酸电池的正常运行)，允许电池在PSoC中高效运行。UltraBattery技术已经在澳大利亚和美国的几个兆瓦级项目中得到应用，提供了以下几个方面:电网辅助服务;平滑太阳能、风能的间歇信号;能量转换(储存能量供以后使用);在独立动力系统上进行柴油机效率优化。

根据指南针的研究在美国，全球HESS装机容量预计将从2017年的78.6兆瓦增加到2026年的2.1 GW。对固定式储能解决方案的兴趣的增长应该有助于促进混合储能解决方案的发展。特别是电网规模的混合解决方案可以降低成本，提高系统效率，并增加系统寿命。