中國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展概要

　　一、新能源發(fā)展機(jī)遇賦予超級(jí)電容器的使命

　　二十一世紀(jì)，國(guó)際產(chǎn)業(yè)大流通與大融通，帶來(lái)了制造業(yè)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了巨大的能源需求與儲(chǔ)能需求，也面臨著總體碳排放與環(huán)境壓力。以大城市為巨大發(fā)展中心的集聚之地，是繁榮之源，也是清潔能源高效工作與生活之所，是新能源發(fā)展的主體實(shí)施地。

　　新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括清潔電源儲(chǔ)能與區(qū)域供應(yīng)，純電動(dòng)交通，過(guò)程節(jié)能減排等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前以二次電池（鋰離子電池為主），超級(jí)電容器，氫燃料電池三大核心產(chǎn)品為主要脈絡(luò)，而衍生擴(kuò)散出巨大的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。近期又與物聯(lián)網(wǎng)，車聯(lián)網(wǎng)形成了新的融通互動(dòng)，顯示出勃勃生機(jī)與巨大的機(jī)遇。從而成為中國(guó)“十一五”以來(lái)，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策積極推動(dòng)與倡導(dǎo)的方向。這與美國(guó)在新能源電動(dòng)車的發(fā)展，日本電池企業(yè)的發(fā)展，歐洲對(duì)于碳減排的綠色產(chǎn)業(yè)的巨大政策扶持，形成了異曲同工之妙。

　　在以新能源驅(qū)動(dòng)的交通為主的產(chǎn)業(yè)鏈中，鋰離子電池以產(chǎn)品密度最高為特征，成為乘用車的動(dòng)力首選，已經(jīng)形成一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。超級(jí)電容器則以功率密度最高為特征，成為客車，軌道交通啟動(dòng)，能量回收應(yīng)用的必不可少的系統(tǒng)。而氫燃料電池還屬于后來(lái)者，尚未投入商用。同時(shí)，電池與超級(jí)電容器的聯(lián)立系統(tǒng)，起到能量管理與功率管理最高效的系統(tǒng)，是業(yè)界看好的發(fā)展方向。高端跑車與轎車已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)這一模式，正在迅速進(jìn)入大眾生活。超級(jí)電容器在汽車應(yīng)用主要包括有客車的輔助驅(qū)動(dòng)，卡車的啟停電源，乘用車的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)和懸掛電源，快充公共交通等。隨著智能電動(dòng)車的發(fā)展，超級(jí)電容器在冗余電源方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值，滿足汽車功能安全要求。多個(gè)車企采用超級(jí)電容器作為混合動(dòng)力解決方案，例如：一汽紅旗、奧迪、沃爾沃、標(biāo)致等廠商均推出了采用超級(jí)電容器的車型。隨著汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化的發(fā)展，超級(jí)電容器在可靠性冗余電源和舒適系統(tǒng)等方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值，滿足汽車功能安全和舒適性要求。在軌道交通領(lǐng)域，超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)作為能量回饋系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)入規(guī)模推廣應(yīng)用，以地鐵再生能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用為例，單地鐵線路月節(jié)電量達(dá)2.7萬(wàn)度，每年節(jié)電約33萬(wàn)度，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。

　　另外，超級(jí)電容器與氫燃料電池的聯(lián)立系統(tǒng)，被譽(yù)為更加合理的搭配，正在預(yù)定未來(lái)的發(fā)展道路。國(guó)際眾多著名傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)乘用車公司，在這場(chǎng)新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的固執(zhí)，被動(dòng)與最終轉(zhuǎn)向選擇，也昭示了清潔，綠色產(chǎn)業(yè)的浩浩蕩蕩之勢(shì)。
 
　　二、中國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新

　　超級(jí)電容器作為一種能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，是西方科學(xué)家提出來(lái)的。產(chǎn)業(yè)是美國(guó)Maxwell公司發(fā)展起來(lái)的，并且是由軍用逐漸過(guò)渡到民用的。這個(gè)發(fā)展歷程，像極了鋰離子電池的發(fā)展歷程。這兩種商業(yè)化的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，都經(jīng)歷了“東渡”，最終在中國(guó)落戶開(kāi)花，發(fā)揚(yáng)光大。

　　中國(guó)的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為國(guó)際最大，代表性企業(yè)如寧德時(shí)代，比亞迪等，已經(jīng)有足夠的技術(shù)實(shí)力與國(guó)際同行媲美，且占據(jù)了中國(guó)大市場(chǎng)的天然優(yōu)勢(shì)，成為業(yè)界翹楚。中國(guó)的新能源純電動(dòng)車生產(chǎn)量與消費(fèi)量，也成為了國(guó)際最大。

　　同樣，中國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)，也經(jīng)歷了同樣的歷程。中車新能源與集盛星泰公司的合并，成為世界上最大的超級(jí)電容器生產(chǎn)企業(yè)之一。同時(shí)，中國(guó)的超級(jí)電容市場(chǎng)也變成了國(guó)際最大。中國(guó)超級(jí)電容的應(yīng)用領(lǐng)域，也從傳統(tǒng)的超級(jí)電容器應(yīng)用領(lǐng)域（包括電力儲(chǔ)能、風(fēng)力變槳，回收港機(jī)的能量，車輛的剎車回收能量），創(chuàng)新地拓展了軌道交通的純電容驅(qū)動(dòng)，公交車的純電容驅(qū)動(dòng)，既開(kāi)拓了巨大的新興市場(chǎng)，又打破了國(guó)際上“超級(jí)電容器只能作為輔助電源”的傳統(tǒng)觀念，從而激發(fā)了更多的產(chǎn)業(yè)想象。電池型電容新技術(shù)的開(kāi)拓，與電源管理技術(shù)，則帶來(lái)了光伏照明行業(yè)的新應(yīng)用與新發(fā)展，在壽命與使用便捷性方面，大大超越了傳統(tǒng)鋰離子電池路燈。

　　值得大書特書，中國(guó)還在世界上成立了第一個(gè)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，目前已經(jīng)有176個(gè)會(huì)員單位，這個(gè)規(guī)模是歐美及全世界電容器的總和，也無(wú)法超越的，在許多國(guó)家是想都不敢想的事情。這個(gè)聯(lián)盟，既包括了中國(guó)中車，上海奧威，南通江海、錦州凱美、湖南耐普恩、今朝時(shí)代，萬(wàn)裕三信等傳統(tǒng)電容器強(qiáng)將，也囊括了江蘇中天科技，北海星石，廣東綠寶石，天津普蘭，遼寧博艾格、億緯鋰能、上海凌容、山東精工、浙江斯瑞特、福建火炬、浙江凱恩等制造業(yè)新勢(shì)力，也包括了清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中科院電工所、防化研究院、北京化工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、中南大學(xué)、廈門大學(xué)、云南大學(xué)、吉林大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、中科院煤化所等眾多的研究單位，帶動(dòng)了炭電極材料，電解液，電容器件和系統(tǒng)從研發(fā)到應(yīng)用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的興盛。同時(shí)，由于產(chǎn)業(yè)未來(lái)在中國(guó)，且在迅速擴(kuò)大，相應(yīng)使得外國(guó)市場(chǎng)逐漸縮小。韓國(guó)的傳統(tǒng)電容炭PCT公司，被山東海科集團(tuán)收購(gòu)。國(guó)際電容器企業(yè)龍頭Maxwell公司被特斯拉公司收購(gòu)，并入更加大的產(chǎn)業(yè)鏈條中，都或多或少昭示了“時(shí)也，運(yùn)也”的趨勢(shì)。

　　據(jù)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，最近五年來(lái)，中國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)增長(zhǎng)率超過(guò)35%。 部分產(chǎn)品，趕上了產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代的契機(jī)，市場(chǎng)增長(zhǎng)率超過(guò)了100%。比如：（1）以48V/165F超級(jí)電容器模塊為例，目前其模塊成本相比2010年下降了70%。（2）由于電網(wǎng)需求的拉動(dòng)，使小容量電容產(chǎn)能驟升，制造成本呈現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)降低趨勢(shì)，為破解超級(jí)電容的規(guī)?；瘧?yīng)用的成本限制開(kāi)辟了思路。隨著超級(jí)電容器在汽車、軌道交通、智能儀表等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的應(yīng)用推廣，其成本也將實(shí)現(xiàn)持續(xù)降低。比如，地鐵能量回饋系統(tǒng)，由于系統(tǒng)充電功率和輸出驅(qū)動(dòng)功率都很高，超級(jí)電容器由于可以快速充放電，因而可以配置更少的電量而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的功能，故而整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命周期成本，比鋰離子電池，鉛酸電池都具有明顯優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)北京冬奧會(huì)的成功舉辦，將看到更多的符合綠色發(fā)展理念的超級(jí)電容器產(chǎn)品大顯身手。
 
　　三、未來(lái)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線

　　（1）堅(jiān)持核心材料、核心技術(shù)國(guó)有化，解決行業(yè)卡脖子問(wèn)題

　　超級(jí)電容器電極技術(shù)是超級(jí)電容器的核心技術(shù)，2008年之前曾一度制約了我國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)的發(fā)展。隨著關(guān)鍵的電極漿料和涂布工藝的突破，并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，我國(guó)企業(yè)已經(jīng)掌握了核心電極技術(shù)。此外，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)從高分子科學(xué)角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)氟塑料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的工程化實(shí)踐，開(kāi)始了自主研發(fā)干法電極技術(shù)，取得了關(guān)鍵技術(shù)的突破和規(guī)模化量產(chǎn)。目前中車新能源、天津普蘭納米、烯晶碳能、上海凌容、濟(jì)南圣泉等都具有干法電極技術(shù)和相關(guān)超級(jí)電容器產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)超級(jí)電容器企業(yè)對(duì)干法電極技術(shù)的掌握，對(duì)支持中國(guó)汽車行業(yè)的超級(jí)電容應(yīng)用和干法電極電池的發(fā)展具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　此外，在超級(jí)電容上游材料方面，我國(guó)的電解液廠家如新宙邦、國(guó)泰超威等已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。以北海星石、福建元力、阿佩克斯和吉林凱禹等為代表的國(guó)產(chǎn)電容碳電極材料也在逐步成熟。中天超容、普蘭納米、晨祥豐凱和中科超容等正在將新型碳基材料(如石墨烯,碳?xì)饽z,介孔炭等)與特定的加工工藝(如泡沫鋁等)結(jié)合，以進(jìn)一步提升雙電層電容器的工作電壓和能量密度，拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)，如一汽、東風(fēng)、上汽申沃、金龍海格、宇通客車和吉利等，都進(jìn)行了與超級(jí)電容器相關(guān)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備，部分產(chǎn)品已在市場(chǎng)銷售并進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，對(duì)促進(jìn)超級(jí)電容器的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。

　?。?）持續(xù)做好產(chǎn)品，涌現(xiàn)越來(lái)越多優(yōu)秀企業(yè)，做大市場(chǎng)

　　2001年科技部首次把超級(jí)電容器研制納入“863重大汽車專項(xiàng)”，繼儀器儀表領(lǐng)域應(yīng)用之后，開(kāi)啟了我國(guó)新能源汽車應(yīng)用和儀器儀表類應(yīng)用研究并行，跟隨美國(guó)Maxwell和日本、韓國(guó)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的階段。在這一階段中，一批先行的企業(yè)如錦容、凱美、奧威、集星、合眾匯能、今朝時(shí)代、耐普恩、南車/中車新能源等陸續(xù)成立，力神和福群等與Maxwell建立了OEM生產(chǎn)合作，中車四方所與Maxwell合作開(kāi)發(fā)混合型超級(jí)電容器等，奠定了我國(guó)超級(jí)電容器行業(yè)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年的自主創(chuàng)新，我國(guó)的能量型超級(jí)電容器處于世界領(lǐng)先水平，雙電層電容器的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到Maxwell同類產(chǎn)品水平。

　　2010年開(kāi)始，國(guó)產(chǎn)超級(jí)電容器已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)始在新能源客車、風(fēng)力發(fā)電、現(xiàn)代有軌電車、軌道交通儲(chǔ)能、智能三表、電力配網(wǎng)設(shè)備等領(lǐng)域開(kāi)始批量應(yīng)用。伴隨超級(jí)電容器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，我國(guó)的超級(jí)電容器產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用都得到了快速發(fā)展，技術(shù)上緊追美國(guó)和韓國(guó)，產(chǎn)能規(guī)模也逐步達(dá)到甚至超過(guò)了韓國(guó)的水平。

　　2015年之后，我國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)開(kāi)始了快速發(fā)展，在儲(chǔ)能式有軌電車、超級(jí)電容客車、超級(jí)電容路燈等領(lǐng)域都形成了國(guó)際首創(chuàng)應(yīng)用，在軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、智能三表、電動(dòng)船舶、ETC等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模都達(dá)到了世界領(lǐng)先。與此同時(shí)，隨著中國(guó)中車、上海電氣等骨干國(guó)有企業(yè)，山東精工、博艾格、浙江斯瑞特一批快速發(fā)展企業(yè)，以及宇通客車、江海股份、新筑股份、中天科技、思源電氣等上市公司紛紛投資或進(jìn)入超級(jí)電容器的研發(fā)和制造，經(jīng)過(guò)多年的自主創(chuàng)新，我國(guó)超級(jí)電容器研發(fā)和生產(chǎn)能力上了一個(gè)顯著的臺(tái)階，無(wú)論從產(chǎn)品技術(shù)水平還是產(chǎn)能規(guī)模上都達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　（3）隨著電池型電容的迅猛發(fā)展，開(kāi)拓更多的純電池替代領(lǐng)域

　　超級(jí)電容器具有充放電速度快、使用壽命長(zhǎng)、適用溫度范圍寬、安全可靠性高等特點(diǎn)，使得其在諸多應(yīng)用領(lǐng)域具備明顯優(yōu)勢(shì)，在汽車、軌道交通、工業(yè)AGV、電網(wǎng)及電力設(shè)備、儀器儀表和傳感器、數(shù)碼電子、智能家電、電動(dòng)工具、通訊設(shè)備、工程機(jī)械、船舶、航天軍工等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并處在一個(gè)高速增長(zhǎng)階段。

　　隨著電池型電容的發(fā)展，超級(jí)電容器越來(lái)越具有高的能量密度、高的功率密度與超長(zhǎng)的使用壽命。有望解決傳統(tǒng)的二次電池與傳統(tǒng)的超級(jí)電容不能兼顧三方面特性的弊端。未來(lái)，隨著車輛的電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化，超級(jí)電容器獨(dú)特的性能特點(diǎn)使其在新能源車領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，主要體現(xiàn)在快充車輛、輔助驅(qū)動(dòng)、安全冗余和舒適性提升四個(gè)方面。

　　公交客車等新能源車輛，使用頻繁，利用超級(jí)電容器的功率特性和壽命特性，開(kāi)發(fā)快充型車輛，可實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)快速充電，降低新能源車輛充電設(shè)施和場(chǎng)地投入，并且可以大幅提升車輛的低溫地域和高溫地域的適應(yīng)性。

　　在輔助驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方向，作為車輛高功率輔助輸出、制動(dòng)能量回收裝置，與電池進(jìn)行組合，彌補(bǔ)電池高功率輸出和大電流輸入方面的不足，增強(qiáng)系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性從而大大提升電池系統(tǒng)的壽命和安全性，并降低系統(tǒng)成本。這也是Tesla技術(shù)布局的方向之一。另外超級(jí)電容器還可以作為燃料電池系統(tǒng)的輔助驅(qū)動(dòng)電源，可以大大提升燃料電池的系統(tǒng)性能。

　　在提升舒適性方面，利用超級(jí)電容器電性能特性可以實(shí)現(xiàn)諸多輔助功能提升，例如支持電子懸掛，可提升車輛的舒適性。另外，超級(jí)電容器壽命長(zhǎng)、可靠性高，可作為乘用車安全冗余電源，提升整車的功能安全?？傊?，有充分的數(shù)據(jù)與準(zhǔn)確的趨勢(shì)預(yù)測(cè)，中國(guó)超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)發(fā)展將馳向高速新車道，擁抱越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景，服務(wù)于中國(guó)與國(guó)際的現(xiàn)代化進(jìn)程，服務(wù)于人類越來(lái)越美好的綠色、健康生活。（中國(guó)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟  騫偉中、陳勝軍、崔維國(guó)）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)工業(yè)新聞網(wǎng)

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