5.6 SCEC系统功率及能量密度特性
SCEC系统是由SC和EC并联组成，其能量、功率密度的计算需要综合考虑不同的SC和EC组合情况。对于SCEC系统的能量密度，可以通过以下公式计算：
(9)
式中：ESCECp、ESCp和EECp分别为SCEC、SC和EC的能量密度;mSC和mEC为各SC和EC重量。
SCEC系统在不同工况下，SC和EC部分的分流情况不一，由于EC的功率密度高于SC，因此SCEC系统的最大功率发生在瞬时(高频)工况，即EC部分承载大部分电流时。在计算SCEC系统功率密度时以EC部分的功率为准，其计算公式为
(10)
文献[25]给出了不同储能设备的能量、功率密度特性图，如图9所示。根据其中的超级电容和传统电容的功率、能量密度区间，可以大致绘制出两
图9 不同储能设备能量及功率密度特性图
Fig. 9 Ragone plot for various energy storage devices
者相并联后的SCEC系统能量、功率密度区间。SCEC系统的在功率、能量密度特性上综合了SC和EC的优势，弥补了两者之间空白。
6 实例对比
超级电容作为储能系统，适用于不同的工况需求，实例对比中将SC系统和SCEC系统分别安装于STATCOM的直流端作为其直流电容。实例中STATCOM的直流端电压为500 V，额定工况下，即STATCOM输出额定无功时，直流端电流有效值为835 A。为满足工况需求，单纯SC储能系统采用200个BCAP3000串联为1串，共4串并联组成，而SCEC系统则由1串BCAP3000和28个并联的500 V、8 400 µF电解电容并联组成。STATCOM处于额定工况下，SC和SCEC储能系统各项参数对比如表4所示。
表4所示结果表明，在满足相同工况的要求下，SCEC储能系统效率提升了29.3%，体积减少了63.2%，成本减少了61.5%。比较体积功率密度和质量功率密度可见，SCEC系统分别是SC系统的2.72倍和2.75倍。从体积能量密度和质量能量密度方面来比较，SCEC系统由于EC能量存储有限，约为SC系统的70%左右。
表4 SC和SCEC储能系统对比
Tab. 4 SC and SCEC energy storage system compare
7 结论
超级电容由于其极大的电容值和类似传统电容的放电特性，特别适用于高功率脉冲型工况。然而，当超级电容的放电电流接近最大峰值电流时，其输出效率会急剧减小，甚至低于55%。SCEC并联储能系统在单纯SC储能系统的基础上，将能量传输效率提高超过10%。同时，在功率、能量密度特性上弥补了两者之间空白。结合数学模型，通过仿真和实验验证了可以通过以下几种方式来提高SCEC系统的效率：减小放电电流、减少放电时间、减小超级电容器和电解电容器的内阻、增加初始放电电压以及减小电容比。实例对比中，在相同工况需求下，SCEC系统在效率、体积、成本等方面均有明显的优势。