2、 超级电容器
——产品类别。超级电容是介于普通电容和充电蓄电池中间性能的特殊类电容器,具有电容器快速充放电的特性,又具备电池的储能特性。超级电容器的电容量达到法拉级别,是传统电容器的数百甚至上百万倍。按照工作原理,超级电容可分为三类,双电层电容(EDLC)、法拉第赝电容和混合型超级电容(HUC)。
• 双电层电容(EDLC)利用多孔炭电极/电解液界面实现双电层储能,工作温度在-40°C-70°C之间,循环寿命大于100万次,已实现商业化应用,是目前超级电容器应用的主流。
• 法拉第赝电容可视为双电层电容器的一种补充形式,电极材料采用金属氧化物或导电聚合物,工作温度在-20°C-65°C之间,循环寿命大于1万次,当前应用成本高昂,技术尚不成熟,产业化前景不明朗。
• 混合型超级电容(HUC)是在对双电层电容器与赝电容电容器的研究基础上诞生,能量密度更高,功率密度较低,工作温度在-20°C-55°C之间,循环寿命大于5万次,当前处于商业化早期,是超级电容器未来研究的重要方向。
——应用现状。超级电容器适合于短时大功率储能场景,对峰值功率释放的能量快速捕捉并在相对较短时间内快速释放,在电网调频、混合储能和汽车领域前景广阔。超级电容是功率型储能器件,与能量型锂电池可以实现互补。在独立储能场景下,超级电容在短时大功率、多次循环放电场景下更具经济性;在混合能源系统中,超级电容负责短时高功率峰值,锂电池负责长时低功率输出。
• 电网调频:超级电容适配电网短时高频、高功率调频需求,发电侧、输配电侧、用电侧应用逐步落地。 • 交通运输:超级电容公交实现充电5分钟、行驶30公里,可替代传统电池。在轨道交通领域负责回收大型机车制动所释放的能量,启停瞬间高功率充放电。 • 汽车领域:适用于启停、安全冗余电源等场景。超级电容在 12V电气系统下被用作主电源、安全冗余电源,在48V电气系统下被用作线控电源,在HEV车型中被用作主电池电芯。 • 工业领域:作为备用电源、能量回收系统,可应用于风电变桨、工程机械(如港口起重机)、智能电表、UPS不间断电源等。
超级电容市场规模有望快速增长。自2021年起,有关超级电容储能的政策相继出台,超级电容器在储能领域迎来大规模落地。2022年以来,超级电容在国内首次应用于火储一体化调峰调频、首次应用于一次调频、首次应用于岸储一体化项目。随着上游材料国产化推进,超容成本持续下降。根据超级电容产业联盟数据,2021年全球超级电容市场规模为15.9亿美元,预计2027年将达37亿美元,2021-27年CAGR为18%。2021年中国超级电容市场规模达25.3亿元,预计2027年将超60亿元,2021-27年市场规模CAGR将超20%。
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