8月26日，中車新能源在第九屆“儲能國際峰會暨展覽會（ESIE2020）”中發(fā)布了公司最新研發(fā)的3.6V-20000F混合電容產(chǎn)品。中車新能源近年來一直在投入研發(fā)高功率、高能量密度的雙高儲能器件，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)用于機場捷運系統(tǒng)、可自動駕駛的儲能式有軌電車受到了全社會的廣泛關(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高能量型超級電容，能夠存儲80度電量，為目前國內(nèi)容量最大的超級電容單體。車輛進站時，利用乘客上下車時間30秒即可充滿電，一次充電可跑5公里，最高時速可達70公里，最大載客量500人。

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

交通運輸帶動超級電容需求

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


中車新能源總經(jīng)理陳勝軍致辭

電力機車脫網(wǎng)運行一開始采用的是蓄電池，但因為隨時帶電不安全，所以高功率、高安全的超級電容器走進人們的視線。

與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現(xiàn)在功率密度高，中車新能源的EDLC產(chǎn)品功率密度可達14kW/kg以上；循環(huán)壽命長，在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很??；工作溫限寬；免維護，超級電容器充放電效率高，可以O(shè)V起充，無過充過放的風(fēng)險，可穩(wěn)定地反復(fù)充放電，在理論上是不需要進行維護的；綠色環(huán)保，在生產(chǎn)過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，因而是一種新型的綠色環(huán)保電源。

超級電容器是一種功率性儲能器件，隨著交通運輸領(lǐng)域?qū)m(xù)航里程要求的提升，同時對儲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，超級電容發(fā)展至今，軌道交通是帶動該技術(shù)發(fā)展的一個主要因素。這也是為什么中車新能源一直在超級電容技術(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，儲能在電力能源行業(yè)的應(yīng)用成為熱門話題，儲能技術(shù)路線多樣，應(yīng)用領(lǐng)域更是千差萬別，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)用也被視為儲能最先實現(xiàn)商業(yè)化的場景。

鋰電池之所以能夠在調(diào)頻領(lǐng)域脫穎而出，除了電動汽車帶動鋰電池成本下降外，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)的超級電容沒有率先在調(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，超級電容上游主要受限于國外，成本雖有下降但幅度遠(yuǎn)沒有鋰電大。

目前來看，儲能在發(fā)電側(cè)主要有兩個應(yīng)用，一個是為風(fēng)電、光伏做高可靠后備電源，一個是配合發(fā)電機組做輔助服務(wù)。在陳勝軍看來，超級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，對儲能技術(shù)的要求是高倍率和長壽命，磷酸鐵鋰電池目前有2C的，也有探討用1C的，超級電容則可做到4C-5C。

調(diào)頻需要不斷地充放電，這就對循環(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)勢被逐漸認(rèn)識，今年八月，山東費縣發(fā)電廠啟動了針對超級電容的電儲能技術(shù)輔助火電機組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)，但也說明超級電容正逐漸走進電力儲能視野。

堅定功率型儲能器件不動搖

中車新能源已在超級電容領(lǐng)域做了十幾年，今后還會繼續(xù)堅持下去，按照陳勝軍的說法，超級電容是一個有生命力的器件，這個技術(shù)路線也是一條比較獨特的賽道，強調(diào)功率，可靠性高，寬工作溫度范圍，因此有它獨特的應(yīng)用場景。

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

拿三元鋰電池來說，追求能量便犧牲了功率，但恰恰適合用在電動汽車。超級電容器也是同樣道理，就其功率特性來講，在軌道交通、新能源汽車、飛機艙門應(yīng)急開啟、大功率機械啟動等方面有著極好的表現(xiàn)。據(jù)了解，未來十年在新能源汽車領(lǐng)域，若5%48V輕混車采用超級電容器，每年將新增5億美元超級電容需求。超級電容整個市場增長率也很快，2019年中國超級電容產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到120億元左右，未來10年將以25%-35%增長，預(yù)計2025年產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到400億元以上。

未來，中車新能源作為一家儲能器件和儲能系統(tǒng)提供商，仍會朝功率型器件發(fā)展，主要有超級電容、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能系統(tǒng)、軌道交通能量回收和制動、車載綜合能源管理系統(tǒng)方面都有研究和布局。