電容儲能 是指利用電容器的儲存電能的技術。 電容儲能的機理為雙電層電容以及法拉第電容，其主要形式為超級電容儲能，超級電容儲能裝置主要由超級電容組和雙向DC/DC變換器以及相應的控制電路組成。其技術核心在于超級電容器組內部的均壓拓撲和控制策略以及雙向DC/DC變換器的拓撲結構與控制策略。 電容儲能已經廣泛應用于電動汽車，風光發(fā)電儲能，電力系統(tǒng)中電能質量調節(jié)，脈沖電源等。

高壓電容儲能通常為重復性大功率脈沖負載提供電力，例如相機閃光燈或無線電發(fā)射器。存儲電容器向負載提供短暫的高功率突發(fā)能量，但隨后允許在更長的時間段內緩慢充電。它們的好處通常包括較低的平均輸入電流，從而降低了對輸入源的要求并減小了轉換器功率級的尺寸。但是存儲電容器可能非常大，因此準確確定所需的電容以最小化它們的尺寸是有益的。讓我們看看如何確定所需的電容量。

超級電容器串聯(lián)電壓均衡方法可以分成兩大類 ：一類是通過阻性器件消耗能量的方式，如穩(wěn)壓管法和開關電阻法；另一類是通過儲能器件進行能量轉移的方式，如DC/DC變換器法等。穩(wěn)壓管法和開關電阻法通過消耗能量達到電容器的電壓平衡，必然會降低超級電容器儲能系統(tǒng)的效率，而且當超級電容器的充電電流較大時，采用穩(wěn)壓管或者開關電阻法將很難達到電壓均衡的要求，一方面大功率的阻性器件增大了體積，不便安裝，另一方面消耗的能量增加，溫度過高將給儲能系統(tǒng)帶來安全隱患，降低了系統(tǒng)的可靠性。此外，穩(wěn)壓管法和開關電阻法只能在充電的過程中實現(xiàn)電壓均衡，具有一定的局限性。能量轉移型電壓均衡方法采用儲能器件進行電壓均衡，是目前超級電容器串聯(lián)電壓均衡技術的發(fā)展方向。

對儲能電容放電的負載可分為三種類型：恒功率、恒流或阻性。圖 1 顯示了每種類型如何以 69W 的初始負載對充電至 32V 的獨立 3400μF 電容器進行放電的示例。恒定功率負載，相當于開關穩(wěn)壓器的負載，隨著電容器電壓的降低而增加其電流消耗，進一步加速電壓衰減。更糟糕的是，開關穩(wěn)壓器的效率也會影響放電速率。隨著輸入電壓的降低，升壓等轉換器的效率通常會降低，從而消耗更高的功率。恒功率是三種類型中最苛刻的，需要的電容也最多。

圖 1：存儲電容器的放電率很大程度上取決于負載類型

恒定電流負載提供線性放電斜率。這使得預測電容器的“結束”電壓相對容易。從存儲電容器汲取的功率隨著其電壓的降低而降低，并且只有某些類型的負載具有這些特性。恒流負載的示例包括集成電路或恒流 LED 驅動器等應用，其電流由線性穩(wěn)壓器調節(jié)。

電阻負載具有指數(shù)衰減的電壓和最長的保持時間。電阻負載類型是三者中最不常見的。示例包括白熾燈泡、加熱元件或有源負載。

知道負載類型后，我們可以使用公式 1、2 和 3 來確定給定保持時間所需的存儲電容。根據(jù)圖 1 中的曲線，恒功率負載（例如 12V 降壓穩(wěn)壓器）可以運行約 21mS，然后失控?；蛘?，在需要充電之前，恒定電流負載可以支持至少 16V 持續(xù) 25mS。如果我們需要穩(wěn)壓器來提供固定的輸出電壓，請務必考慮其效率，因為它會縮短保持時間。等式 1、2 和 3 是：

其中是時間后的最終電容器電壓，t；是初始電容電壓；是放電時間；是負載電流；是存儲電容；是功率；是阻力。

具有重復脈沖負載的能量存儲需要了解負載類型及其對存儲電容器放電率的影響。這使我們可以選擇適當?shù)碾娙萜鹘M大小以實現(xiàn)必要的時序。高壓電容存儲提供了一種有效的方法來提供大的、持續(xù)時間短的能量脈沖。