總參61所  孟海軍

我第一個(gè)講的是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景，第二部分是特性簡(jiǎn)介，第三是新能源交通中的應(yīng)用，第四是新能源及其它應(yīng)用，第五是軍事應(yīng)用，第六是展望。
    隨著全球電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展，增長(zhǎng)非�？�。我們國(guó)家從今年以來(lái)圍繞治理污染和相關(guān)政策的牽引，電動(dòng)汽車的應(yīng)用推廣獲得了進(jìn)一步的提速，這些都帶動(dòng)了鋰離子電池和超級(jí)電容器等動(dòng)力電源的迅速發(fā)展。
    超級(jí)電容器在消費(fèi)電子、工業(yè)電子、汽車電子及新能源應(yīng)用中有非常廣闊的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)超級(jí)電容器市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)的狀態(tài)。國(guó)內(nèi)從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)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(jí)超級(jí)電容方面有一定的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)超電產(chǎn)業(yè)具備了爆發(fā)性增長(zhǎng)的條件。
  超級(jí)電容器相對(duì)傳統(tǒng)電池、燃料電池、傳統(tǒng)電容等等，超級(jí)電容器功率密度1000F，能量密度達(dá)到10左右，混合型能到20、30等等，放電特性是在秒級(jí)或者幾十秒級(jí)的水平。
 對(duì)于超級(jí)電容器的理解，我總結(jié)了一下，可能要關(guān)注六個(gè)方面的指標(biāo)。第一個(gè)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(biāo)。
    第二個(gè)指標(biāo)是在一定的高效充放電效率下，95%或者以上的比功率指標(biāo)�；蛘哒f(shuō)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(gè)重要指標(biāo)我理解的是它在全充放，超級(jí)電容器的壽命指標(biāo)。
    第四個(gè)指標(biāo)是超級(jí)電容器在核電狀態(tài)下自放電的指標(biāo)。
    第五個(gè)指標(biāo)關(guān)注的是超級(jí)電容在低溫條件下電阻值的變化。
    第六個(gè)指標(biāo)比較重要的是在高溫條件下，電容器的壽命指標(biāo)和它自放電的情況。
    把這六條說(shuō)完了就可以框定電容器的性能和功能了，超電的特性當(dāng)中主要的技術(shù)還是它的材料技術(shù)以及器件、組件和應(yīng)用技術(shù)。超電的主要應(yīng)用場(chǎng)合是根據(jù)超級(jí)電容器的功率、優(yōu)勢(shì)和它的劣勢(shì)比能量情況以及它的較高的自放電情況。比如說(shuō)一分鐘以內(nèi)的條件下，特別適合使用功率型的，15分鐘時(shí)間段更適合是能量型的。在時(shí)間較長(zhǎng)，30分鐘以上是比較適合鋰離子電容器的等等。
    第二個(gè)場(chǎng)合是長(zhǎng)壽命、高可靠。比如說(shuō)風(fēng)電變槳、UPS后備電源。
    第三個(gè)是頻繁快速充放電需求。
    第四個(gè)場(chǎng)合是超級(jí)電容器有非常寬的溫區(qū)，低溫情況下是它非常出彩的應(yīng)用領(lǐng)域。
    第三部分介紹一下新能源交通應(yīng)用，在車輛當(dāng)中有機(jī)對(duì)稱型超級(jí)電容器，以雙電層在起停式，以及深度混合動(dòng)力大客車和純電的演變。
    隨著新能源汽車的發(fā)展，起停式電動(dòng)車被越來(lái)越多的單位引用。2016年有50%以上的車輛都會(huì)使用。國(guó)內(nèi)一汽奧迪、上汽榮威都會(huì)作為標(biāo)配。
    混合動(dòng)力車前面專家講的比較多了，主要是超級(jí)電容系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)組成，在起步、加速和低速行駛由超級(jí)電容器系統(tǒng)提供動(dòng)力。在怠速、制動(dòng)、滑行時(shí)可進(jìn)行能量回收，節(jié)油率達(dá)到30%以上。
    奧威公司在上海世博會(huì)的時(shí)候研發(fā)的純電動(dòng)式的公交車，比無(wú)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(dòng)汽車方面有其他應(yīng)用，比如說(shuō)在電子轉(zhuǎn)向、微混和深度混合領(lǐng)域，還可以用到車輛的低溫啟動(dòng)。
    南通研究的脫線運(yùn)行有軌電車，軌道交通另外一個(gè)應(yīng)用方面是能量回收，由于站間距離短，列車頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)，制動(dòng)能量可觀，用優(yōu)秀的大功率特性，可以節(jié)省30%以上。
    剛才咱們講的是道路車輛，實(shí)際上我們還有非常大的非道路車輛。比如說(shuō)起重混合動(dòng)力的工程機(jī)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(dòng)叉車和其他用途的車輛方面，經(jīng)濟(jì)性很好。壽命長(zhǎng)、大幅縮減充電設(shè)備的重建。
    第四個(gè)方面是在可并微電網(wǎng)中的應(yīng)用。超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)作為主要儲(chǔ)能設(shè)備之一，配合鋰離子電池或者鉛酸電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接入380V側(cè)，利用超級(jí)電容器的快速響應(yīng)和功率特性用于微電網(wǎng)的平滑切換和削峰填谷方面。主要功能有三個(gè)，第一個(gè)是提供短時(shí)供電，第二個(gè)是用作能量緩沖裝置，第三個(gè)是改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
    在新能源及其它應(yīng)用中作為風(fēng)電變槳電源，利用超級(jí)電容器的高可靠性和長(zhǎng)壽命，在風(fēng)機(jī)上應(yīng)用起來(lái)。傳統(tǒng)的UPS至少配電池是半小時(shí)以上，以鉛酸電池為主，隨著現(xiàn)在的發(fā)展配了一些鋰離子電池。但是機(jī)房用到的刀片服務(wù)器，溫度升的非�？欤瑢�(duì)于我們后備電池的配備和用法產(chǎn)生了變化。從設(shè)備本身運(yùn)行的角度講，不說(shuō)空調(diào)等不能保障制冷的話，后備電池再長(zhǎng)沒(méi)有意義�，F(xiàn)在的做法是半小時(shí)以上的時(shí)間壓縮到十五分鐘或者更短的時(shí)間。
    當(dāng)然鉛酸電池的維護(hù)保障的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)非常明顯，這種用法帶來(lái)了超電非常好的替代方式，用在UPS后備電源當(dāng)中，雖然這個(gè)用法現(xiàn)在還不普及。以后我們把時(shí)間壓縮到5分鐘、10分鐘，因?yàn)槌�電密度是鉛酸電池的三分之一、四分之一左右。我通過(guò)減少后備時(shí)間，實(shí)際上是減少它的容量。這樣在配置機(jī)房的時(shí)候沒(méi)有什么變化，可以在超電上大規(guī)模運(yùn)營(yíng)起來(lái)，我認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域是大家重點(diǎn)關(guān)注的，有可能產(chǎn)生非常好的效果。
    當(dāng)然，這個(gè)價(jià)格怎么算？應(yīng)該按全生命周期去算。
    第二個(gè)是UPS的直流屏，可以理解為直流UPS或者直流中心有直流負(fù)載。目前的做法是采用高壓開(kāi)關(guān)的分合閘，氣性能直接影響整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。超級(jí)電容器利用自身優(yōu)勢(shì)，與蓄電池組合成復(fù)合電源，承擔(dān)沖擊負(fù)荷，蓄電池承擔(dān)經(jīng)常性負(fù)荷，從而延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，降低故障。
    電信當(dāng)中實(shí)際上是服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用。由于對(duì)數(shù)據(jù)的要求非常高，不允許斷電，這就要求我們?cè)诒Ｕ仙弦�可靠再可靠。�?shí)際上是經(jīng)過(guò)UPS電源進(jìn)行不間斷供電，切換時(shí)間非常短。即便是這樣子，在線、后備式的UPS，出現(xiàn)故障也會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。為了保證尤其是戰(zhàn)備系統(tǒng)，要做一個(gè)高速緩沖存儲(chǔ)器儲(chǔ)能模式，提供幾秒鐘的備用電源，同時(shí)還鏈接長(zhǎng)期電源。這種電信產(chǎn)品具有十分卓越的優(yōu)點(diǎn)，不須維修地工作10年，能快速再充電和抗干擾能力。 在節(jié)能電梯方面大家都明白，電梯升的當(dāng)中功率非常高，降的當(dāng)中要制動(dòng)。一個(gè)是節(jié)能，一個(gè)是長(zhǎng)壽命。
下一個(gè)是航空方面的做法，超電可以用作民航飛機(jī)艙門提供爆發(fā)動(dòng)力電源，壽命可達(dá)20多年。還有在醫(yī)療設(shè)備脈沖電源，一些激光、醫(yī)療設(shè)備曝光瞬間功率高大幾十千瓦，對(duì)電源功率特性要求極高，超級(jí)電容器這種特性非常適合解決高功率問(wèn)題，保證醫(yī)療設(shè)備的穩(wěn)壓效果和放射條件。
   在軍事應(yīng)用方面，首先要講的是軍用車輛以及軍用發(fā)電機(jī)組溫啟領(lǐng)域。超級(jí)電容器卓越的低溫倍率和放電深度特性，可廣泛應(yīng)用到各類軍用車輛低溫啟動(dòng)，以及中大功率汽、柴油發(fā)電機(jī)組低溫起動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域。我們也做了一些驗(yàn)證，這是非常有發(fā)展?jié)摿Φ姆较颉?br />     第二個(gè)是介紹一下在軍用飛機(jī)起動(dòng)，傳統(tǒng)的是用柴油機(jī)和電源車進(jìn)行起動(dòng)。因?yàn)樗�的�?fù)載特殊情況，有時(shí)候出現(xiàn)一些沖擊或者浪涌狀態(tài)下發(fā)電機(jī)輸出功率無(wú)法滿足要求，這樣就造成起動(dòng)時(shí)候的問(wèn)題。因?yàn)橛袝r(shí)候起動(dòng)時(shí)效要求非常高，這種條件下我們來(lái)考慮超級(jí)電容和蓄電池相結(jié)合方式，給我們的電池系統(tǒng)充電，這樣就可以發(fā)揮超電特性的要求。
   一些武器的快速響應(yīng)能力需要超電作為伺服機(jī)構(gòu)提供超大功率、長(zhǎng)壽命供電。電子、信息類裝備電源，主要是圍繞穩(wěn)壓和用做后備電源和脈沖電源，比如說(shuō)一些雷達(dá)車和雷達(dá)負(fù)載的要求，有的脈沖要求非常高，把超電組合應(yīng)用，能解決非常好的問(wèn)題。
    混合動(dòng)力的軍用車輛也有很多在研究，主要是考慮戰(zhàn)時(shí)的隱蔽特性。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后紅外特性對(duì)它還是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，混合動(dòng)力在一些特殊的時(shí)代還是非常有用的，（以后）會(huì)出現(xiàn)類似這種混合模式的戰(zhàn)車。
    實(shí)際上利用本身的內(nèi)燃機(jī)，一般是幾百千瓦或者更大，通過(guò)內(nèi)部的軸帶方式在裝備當(dāng)中加一個(gè)自放電，自身底盤的發(fā)動(dòng)機(jī)就可以做到幾十千瓦，因?yàn)樗�是幾百千瓦的，在駐車狀態(tài)情況下，可以當(dāng)作一個(gè)發(fā)電機(jī)組來(lái)使用。
    在當(dāng)前的發(fā)展條件下，結(jié)合產(chǎn)學(xué)研用的模式，超電基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段，促進(jìn)市場(chǎng)規(guī)模以及應(yīng)用的不斷拓展，推動(dòng)我們國(guó)家整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的迅速增長(zhǎng)。
我做這個(gè)介紹還是希望對(duì)企業(yè)有一些啟示或者影響，不妥之處請(qǐng)大家批評(píng)指正。
 
 
(責(zé)任編輯：admin)