摘要：海上平台柴油机是海上电网重要的应急设备，其主要通过镉镍电池作为进行启动电源，镉镍电池寿命短、需定期维护且受环境影响较大，超级电容相对于镉镍电池具有寿命长、低温特性好、免维护等优点，本文简要介绍了超级电容的工作原理，详细介绍了柴油机使用超级电容电池替代现有镉镍电池的应用效果。
关键词：柴油机；镉镍电池；超级电容
1海上平台柴油机简介
海上平台电网是独立的微电网，由发电机、变压器、电缆、配电盘和用电设备组成，整个平台的电能为自发自用，电网一旦发生故障导致失电，就需要平台配备的应急发电机给平台供电，而发电机的动力装置则是常规的柴油机，其外形图1所示。
图1 柴油机外形图
对于柴油机的启动，目前海上平台主要靠镉镍电池作为启动电源，根据中国船级社的要求，海上平台柴油机的启动电源为一用一备（如图2所示），镉镍电池的特点如下：
（1）寿命低，一般为5-7年，且每年需要进行定期维护。
（2）受环境影响大，尤其在低温环境下直接影响其放电性能。
（3）存在记忆效应，长期浮充影响电池的性能。
（4）大电流放电影响电池的使用寿命。
（5）负极镉对人体有害，且电池报废需专业处理。
图2 海上平台电池组
2超级电容介绍
超级电容是一种新型的储能装置，是由电容将电荷分割的方式储存能量的，面积越大、距离越小则电容量越大。超级电容是从多孔碳基电极材料得到其储存电荷面积的，这种材料的多孔结构使其每克重量的表面积可达2000m2，电荷分隔的距离是由电解质中的离子大小决定，其值小于10埃（如图3所示），因此，超级电容相对于普通的电容，其容量大的多，具有超级储电能力。
图3 超级电容截面图
超级电容与常规的化学电池对比表1所示：
表1 化学电池与超级电容对比表
通过对比可以看出，超级电容具有如下特点：
（1）放电时间短，放电电流大。
（2）使用寿命长，且免维护。
（3）工作环境范围宽，适用于低温环境
（4）体积小、容量大，同等体积比普通电容容量大40到50倍。
目前超级电容已经普遍应用于微电网领域，削峰填谷、改善电能质量；用于汽车领域，低温环境下提供启动电源；用于军事领域，电磁炮提供大功率输出。
3超级电容在海上平台柴油机应用情况介绍
3.1 超级电容启动装置简介
超级电容启动装置，主要由充电模块、维修放电模块、电容管理系统、通讯模块、电容模块、接线端子等组成，其整体完全集成在一面机柜内（图4），机柜内的电容模块和充电模块可根据柴油的实际需求进行更换。
图4 超级电容启动柜结构图
3.2 现场应用情况介绍
某平台柴油机功率为1400Kw，启动电源为两组镉镍电池（24V，250AH），一用一备，为了验证超级电容启动装置在柴油机上的适用性，特将启动电源更换为超级电容启动装置，配置为30V 3000F，其安装如图5所示：
图5 现场安装图
按照中国船级社的要求，启动电源应满足启动柴油机6次的要求（如图6）。
图6 中国船级社规范
根据要求，使用超级电容对柴油机进行启动，在超级电容充满电的情况下，成功启动7次，满足规范的要求，启动时的电压情况如图7所示。
图7 现场试验数据
通过以上试验可以看出，使用超级电容启动装置替换现用的化学电池，能够满足海上柴油机的启动要求，且所需的占地面积小于电池组的占地面积（表2），超级电容相对于镉镍电池更有优势。
表2 超级电容与镉镍电池对比表
结束语
超级电容，作为新兴的储能装置，其在海上平台的应用效果明显，在保证稳定、安全的前提下能够有效的降低使用空间，后期如在工程建造阶段能够直接使用，则能够减少平台的设计空间，直接降低建造成本。总之，超级电容在海上平台有很大的应用推广市场。
参考文献：
[1]陈永真，超级电容器原理及应用，第十五届全国电源技术年会论文集。
[2]郭兆正、于鹏，超级电容蓄电池混合模组，渤海大学学报（自然科学版），2011.1。
[3]超级电容启动装置说明说。
论文作者:梁强,周新港
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
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