總參61所  孟海軍

我第一個講的是產業發展的背景，第二部分是特性簡介，第三是新能源交通中的應用，第四是新能源及其它應用，第五是軍事應用，第六是展望。
    隨著全球電動汽車的迅猛發展，增長非常快。我們國家從今年以來圍繞治理污染和相關政策的牽引，電動汽車的應用推廣獲得了進一步的提速，這些都帶動了鋰離子電池和超級電容器等動力電源的迅速發展。
    超級電容器在消費電子、工業電子、汽車電子及新能源應用中有非常廣闊的應用。國內超級電容器市場保持高速增長的狀態。國內從技術、產業、應用等方面都取得了重要的成就，特別是以鋰離子電容器為代表的能量級超級電容方面有一定的優勢。國內超電產業具備了爆發性增長的條件。
  超級電容器相對傳統電池、燃料電池、傳統電容等等，超級電容器功率密度1000F，能量密度達到10左右，混合型能到20、30等等，放電特性是在秒級或者幾十秒級的水平。
 對于超級電容器的理解，我總結了一下，可能要關注六個方面的指標。第一個是在一定的比功率條件下它有用的比能量，在高功率的條件下比能量的值。這是在一定的比功率條件下有用的比能量指標。
    第二個指標是在一定的高效充放電效率下，95%或者以上的比功率指標。或者說在高的充放電效率情況下，電容器的充電和放電比率特性。
    第三個重要指標我理解的是它在全充放，超級電容器的壽命指標。
    第四個指標是超級電容器在核電狀態下自放電的指標。
    第五個指標關注的是超級電容在低溫條件下電阻值的變化。
    第六個指標比較重要的是在高溫條件下，電容器的壽命指標和它自放電的情況。
    把這六條說完了就可以框定電容器的性能和功能了，超電的特性當中主要的技術還是它的材料技術以及器件、組件和應用技術。超電的主要應用場合是根據超級電容器的功率、優勢和它的劣勢比能量情況以及它的較高的自放電情況。比如說一分鐘以內的條件下，特別適合使用功率型的，15分鐘時間段更適合是能量型的。在時間較長，30分鐘以上是比較適合鋰離子電容器的等等。
    第二個場合是長壽命、高可靠。比如說風電變槳、UPS后備電源。
    第三個是頻繁快速充放電需求。
    第四個場合是超級電容器有非常寬的溫區，低溫情況下是它非常出彩的應用領域。
    第三部分介紹一下新能源交通應用，在車輛當中有機對稱型超級電容器，以雙電層在起停式，以及深度混合動力大客車和純電的演變。
    隨著新能源汽車的發展，起停式電動車被越來越多的單位引用。2016年有50%以上的車輛都會使用。國內一汽奧迪、上汽榮威都會作為標配。
    混合動力車前面專家講的比較多了，主要是超級電容系統和燃料系統組成，在起步、加速和低速行駛由超級電容器系統提供動力。在怠速、制動、滑行時可進行能量回收，節油率達到30%以上。
    奧威公司在上海世博會的時候研發的純電動式的公交車，比無軌電車電力減少40%，能耗僅為燃油車的三分之一。
    超電的低溫特性還在電動汽車方面有其他應用，比如說在電子轉向、微混和深度混合領域，還可以用到車輛的低溫啟動。
    南通研究的脫線運行有軌電車，軌道交通另外一個應用方面是能量回收，由于站間距離短，列車頻繁的啟動、制動，制動能量可觀，用優秀的大功率特性，可以節省30%以上。
    剛才咱們講的是道路車輛，實際上我們還有非常大的非道路車輛。比如說起重混合動力的工程機械都用到了超電大幅度降低能耗，還可以減少噪音、污染。也可以用在純電動叉車和其他用途的車輛方面，經濟性很好。壽命長、大幅縮減充電設備的重建。
    第四個方面是在可并微電網中的應用。超級電容器儲能系統作為主要儲能設備之一，配合鋰離子電池或者鉛酸電池儲能系統接入380V側，利用超級電容器的快速響應和功率特性用于微電網的平滑切換和削峰填谷方面。主要功能有三個，第一個是提供短時供電，第二個是用作能量緩沖裝置，第三個是改善微電網的電能質量。
    在新能源及其它應用中作為風電變槳電源，利用超級電容器的高可靠性和長壽命，在風機上應用起來。傳統的UPS至少配電池是半小時以上，以鉛酸電池為主，隨著現在的發展配了一些鋰離子電池。但是機房用到的刀片服務器，溫度升的非常快，對于我們后備電池的配備和用法產生了變化。從設備本身運行的角度講，不說空調等不能保障制冷的話，后備電池再長沒有意義。現在的做法是半小時以上的時間壓縮到十五分鐘或者更短的時間。
    當然鉛酸電池的維護保障的特點和優點非常明顯，這種用法帶來了超電非常好的替代方式，用在UPS后備電源當中，雖然這個用法現在還不普及。以后我們把時間壓縮到5分鐘、10分鐘，因為超電密度是鉛酸電池的三分之一、四分之一左右。我通過減少后備時間，實際上是減少它的容量。這樣在配置機房的時候沒有什么變化，可以在超電上大規模運營起來，我認為這個領域是大家重點關注的，有可能產生非常好的效果。
    當然，這個價格怎么算？應該按全生命周期去算。
    第二個是UPS的直流屏，可以理解為直流UPS或者直流中心有直流負載。目前的做法是采用高壓開關的分合閘，氣性能直接影響整個供電系統的安全運行。超級電容器利用自身優勢，與蓄電池組合成復合電源，承擔沖擊負荷，蓄電池承擔經常性負荷，從而延長蓄電池使用壽命，降低故障。
    電信當中實際上是服務器、交換機等設備的應用。由于對數據的要求非常高，不允許斷電，這就要求我們在保障上要可靠再可靠。實際上是經過UPS電源進行不間斷供電，切換時間非常短。即便是這樣子，在線、后備式的UPS，出現故障也會有一個轉換周期。為了保證尤其是戰備系統，要做一個高速緩沖存儲器儲能模式，提供幾秒鐘的備用電源，同時還鏈接長期電源。這種電信產品具有十分卓越的優點，不須維修地工作10年，能快速再充電和抗干擾能力。 在節能電梯方面大家都明白，電梯升的當中功率非常高，降的當中要制動。一個是節能，一個是長壽命。
下一個是航空方面的做法，超電可以用作民航飛機艙門提供爆發動力電源，壽命可達20多年。還有在醫療設備脈沖電源，一些激光、醫療設備曝光瞬間功率高大幾十千瓦，對電源功率特性要求極高，超級電容器這種特性非常適合解決高功率問題，保證醫療設備的穩壓效果和放射條件。
   在軍事應用方面，首先要講的是軍用車輛以及軍用發電機組溫啟領域。超級電容器卓越的低溫倍率和放電深度特性，可廣泛應用到各類軍用車輛低溫啟動，以及中大功率汽、柴油發電機組低溫起動應用領域。我們也做了一些驗證，這是非常有發展潛力的方向。
    第二個是介紹一下在軍用飛機起動，傳統的是用柴油機和電源車進行起動。因為它的負載特殊情況，有時候出現一些沖擊或者浪涌狀態下發電機輸出功率無法滿足要求，這樣就造成起動時候的問題。因為有時候起動時效要求非常高，這種條件下我們來考慮超級電容和蓄電池相結合方式，給我們的電池系統充電，這樣就可以發揮超電特性的要求。
   一些武器的快速響應能力需要超電作為伺服機構提供超大功率、長壽命供電。電子、信息類裝備電源，主要是圍繞穩壓和用做后備電源和脈沖電源，比如說一些雷達車和雷達負載的要求，有的脈沖要求非常高，把超電組合應用，能解決非常好的問題。
    混合動力的軍用車輛也有很多在研究，主要是考慮戰時的隱蔽特性。因為發動機啟動以后紅外特性對它還是一個風險，混合動力在一些特殊的時代還是非常有用的，（以后）會出現類似這種混合模式的戰車。
    實際上利用本身的內燃機，一般是幾百千瓦或者更大，通過內部的軸帶方式在裝備當中加一個自放電，自身底盤的發動機就可以做到幾十千瓦，因為它是幾百千瓦的，在駐車狀態情況下，可以當作一個發電機組來使用。
    在當前的發展條件下，結合產學研用的模式，超電基礎產業將進入一個高速發展階段，促進市場規模以及應用的不斷拓展，推動我們國家整個產業鏈的迅速增長。
我做這個介紹還是希望對企業有一些啟示或者影響，不妥之處請大家批評指正。
 
 
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