8月26日，中車新能源在第九屆“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)（ESIE2020）”中發(fā)布了公司最新研發(fā)的3.6V-20000F混合電容產(chǎn)品。中車新能源近年來(lái)一直在投入研發(fā)高功率、高能量密度的雙高儲(chǔ)能器件，3.6V-20000F混合電容便是這樣一款雙高產(chǎn)品。

就在不久前的8月22日，全球首列應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)系統(tǒng)、可自動(dòng)駕駛的儲(chǔ)能式有軌電車受到了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。該列車便是采用了中車新能源的新款混合電容產(chǎn)品，三組60000F高能量型超級(jí)電容，能夠存儲(chǔ)80度電量，為目前國(guó)內(nèi)容量最大的超級(jí)電容單體。車輛進(jìn)站時(shí)，利用乘客上下車時(shí)間30秒即可充滿電，一次充電可跑5公里，最高時(shí)速可達(dá)70公里，最大載客量500人。

中車新能源的雙高儲(chǔ)能器件已經(jīng)在有軌電車、純電動(dòng)公交、電力能源等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用。

交通運(yùn)輸帶動(dòng)超級(jí)電容需求

據(jù)中車新能源總經(jīng)理陳勝軍介紹，中國(guó)是率先將超級(jí)電容器用作有軌電車主動(dòng)力的國(guó)家。電力機(jī)車制動(dòng)原來(lái)主要使用網(wǎng)電，脫網(wǎng)是最近十年內(nèi)的事情。電力機(jī)車脫網(wǎng)運(yùn)行可以說(shuō)是軌道交通領(lǐng)域的革命性變革，有完全脫網(wǎng)、局部脫網(wǎng)、混合動(dòng)力等多種模式。不論哪種模式來(lái)看，其共有特點(diǎn)就是對(duì)功率需求比較大。


中車新能源總經(jīng)理陳勝軍致辭

電力機(jī)車脫網(wǎng)運(yùn)行一開(kāi)始采用的是蓄電池，但因?yàn)殡S時(shí)帶電不安全，所以高功率、高安全的超級(jí)電容器走進(jìn)人們的視線。

與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級(jí)電容器的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在功率密度高，中車新能源的EDLC產(chǎn)品功率密度可達(dá)14kW/kg以上；循環(huán)壽命長(zhǎng)，在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬(wàn)次至100萬(wàn)次后，超級(jí)電容器的特性變化很小；工作溫限寬；免維護(hù)，超級(jí)電容器充放電效率高，可以O(shè)V起充，無(wú)過(guò)充過(guò)放的風(fēng)險(xiǎn)，可穩(wěn)定地反復(fù)充放電，在理論上是不需要進(jìn)行維護(hù)的；綠色環(huán)保，在生產(chǎn)過(guò)程中不使用重金屬和其他有害的化學(xué)物質(zhì)，且自身壽命較長(zhǎng)，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源。

超級(jí)電容器是一種功率性儲(chǔ)能器件，隨著交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)m(xù)航里程要求的提升，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能器件提出能量密度的需求，因此便有了中車新能源的雙高儲(chǔ)能器件。

不同于傳統(tǒng)的雙電層電容器，中車新能源在本次會(huì)議中展示的3.6V-20000F混合電容產(chǎn)品正極采用具有高倍率特性的多孔炭/碳納米管復(fù)合磷酸鐵鋰的“雙功能”電極材料，負(fù)極采用了石墨/軟碳/硬碳超快充復(fù)合電極制備關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可保證混合電容器在高倍率（50C）下充放電循環(huán)的高穩(wěn)定性。

陳勝軍認(rèn)為，超級(jí)電容發(fā)展至今，軌道交通是帶動(dòng)該技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要因素。這也是為什么中車新能源一直在超級(jí)電容技術(shù)方向深耕的主要原因。

成本是電力能源制約因素

近兩年來(lái)，儲(chǔ)能在電力能源行業(yè)的應(yīng)用成為熱門話題，儲(chǔ)能技術(shù)路線多樣，應(yīng)用領(lǐng)域更是千差萬(wàn)別，其中鋰電池技術(shù)發(fā)展速度最快，鋰電池在調(diào)頻輔助服務(wù)的應(yīng)用也被視為儲(chǔ)能最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的場(chǎng)景。

鋰電池之所以能夠在調(diào)頻領(lǐng)域脫穎而出，除了電動(dòng)汽車帶動(dòng)鋰電池成本下降外，主要還是源于鋰電池自身性能，響應(yīng)速度夠快，功率密度較好。

為什么功率密度更優(yōu)的超級(jí)電容沒(méi)有率先在調(diào)頻嶄露頭角呢？陳勝軍認(rèn)為還是在于成本，成本決定應(yīng)用的規(guī)模。超級(jí)電容和鋰電降本速度相比還存在差距，鋰電池上下游布局完善且應(yīng)用廣，超級(jí)電容上游主要受限于國(guó)外，成本雖有下降但幅度遠(yuǎn)沒(méi)有鋰電大。

目前來(lái)看，儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)主要有兩個(gè)應(yīng)用，一個(gè)是為風(fēng)電、光伏做高可靠后備電源，一個(gè)是配合發(fā)電機(jī)組做輔助服務(wù)。在陳勝軍看來(lái)，超級(jí)電容器是非常適合做輔助服務(wù)的，尤其是調(diào)頻服務(wù)。就調(diào)頻而言，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的要求是高倍率和長(zhǎng)壽命，磷酸鐵鋰電池目前有2C的，也有探討用1C的，超級(jí)電容則可做到4C-5C。

調(diào)頻需要不斷地充放電，這就對(duì)循環(huán)次數(shù)提出高要求，中車新能源新推出的混合電容循環(huán)壽命可以做到30000-50000次，鋰電池僅有幾千次。

正是這種優(yōu)勢(shì)被逐漸認(rèn)識(shí)，今年八月，山東費(fèi)縣發(fā)電廠啟動(dòng)了針對(duì)超級(jí)電容的電儲(chǔ)能技術(shù)輔助火電機(jī)組AGC調(diào)頻可行性研究的招標(biāo)，雖然只是可行性研究的招標(biāo)，但也說(shuō)明超級(jí)電容正逐漸走進(jìn)電力儲(chǔ)能視野。

堅(jiān)定功率型儲(chǔ)能器件不動(dòng)搖

中車新能源已在超級(jí)電容領(lǐng)域做了十幾年，今后還會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持下去，按照陳勝軍的說(shuō)法，超級(jí)電容是一個(gè)有生命力的器件，這個(gè)技術(shù)路線也是一條比較獨(dú)特的賽道，強(qiáng)調(diào)功率，可靠性高，寬工作溫度范圍，因此有它獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景。

就儲(chǔ)能技術(shù)而言，無(wú)非是在追求能量、功率、成本、壽命、安全等維度，就像沒(méi)有一種藥能包治百病，也沒(méi)有一種技術(shù)能滿足所有要求，追求其中兩到三個(gè)維度是可以的，所以儲(chǔ)能技術(shù)一定會(huì)多樣化發(fā)展，多元化發(fā)展才能針對(duì)不同的應(yīng)用，從而得到成本的最優(yōu)化。

拿三元鋰電池來(lái)說(shuō)，追求能量便犧牲了功率，但恰恰適合用在電動(dòng)汽車。超級(jí)電容器也是同樣道理，就其功率特性來(lái)講，在軌道交通、新能源汽車、飛機(jī)艙門應(yīng)急開(kāi)啟、大功率機(jī)械啟動(dòng)等方面有著極好的表現(xiàn)。據(jù)了解，未來(lái)十年在新能源汽車領(lǐng)域，若5%48V輕混車采用超級(jí)電容器，每年將新增5億美元超級(jí)電容需求。超級(jí)電容整個(gè)市場(chǎng)增長(zhǎng)率也很快，2019年中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到120億元左右，未來(lái)10年將以25%-35%增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到400億元以上。

未來(lái)，中車新能源作為一家儲(chǔ)能器件和儲(chǔ)能系統(tǒng)提供商，仍會(huì)朝功率型器件發(fā)展，主要有超級(jí)電容、混合電容、高功率電池、固態(tài)電池四條技術(shù)路線。在應(yīng)用上，圍繞軌道交通，在大型車載高安全儲(chǔ)能系統(tǒng)、軌道交通能量回收和制動(dòng)、車載綜合能源管理系統(tǒng)方面都有研究和布局。