前景及应用

在设计一个系统时很自然想到的是形状，系统主要的能源储备应当能满足平均耐久要求和相对的瞬时峰值功率要求。然而为了满足这样的峰值功率是不经济且不实用的。系统通过能够储备的电能得到显著改善，当需要高功率时从主要能量源获取然后在控制下发射高压脉冲传输。此时，超级电容为短时所需功率和额定功率不匹配时提供一个简单，可靠的缓冲。这个功能减小了系统的形状和成本并改善了系统的性能和可靠性。

实例应用

超级电容有两个主要用途。第一个是在主能源不足时作为临时补充能源和额外的短时功能能源。这里当超级电容作为主要能量供给装置时，超级电容已经成为相对于电池的另一个选择，同时还有当主动力失效时的后备能源作用。

超级电容的第二个作用是峰值供能。这种情况下超级电容不仅可以单独在需要高功率传送的系统使用，而且还能在一些不仅需要持续功率放电功能也需要高载荷脉冲功率的系统中作为电池的后续能源使用。这里超级电容起到了高功率传输时对电池的缓解作用，从而增加了电池的使用寿命同时缩小了电池的尺寸。

尽管现在电池作为主要能量源和能量存储/峰值功率传输设备得到普遍应用，但是超级电容正成为能量存储和高功率传输设备而被逐渐采用。

事实上，任何应用场合都需要电能的存储和快速的充放电功能这就是超级电容的市场潜力。

微电网由微电源、负荷、储能以及能量管理器等组成。储能在微电网中发生作用的形式有：接在微电源的直流母线上、包含重要负荷的馈线上或者微电网的交流母线上。其中，前两种可称为分布式储能，最后一种叫做中央储能。

当并网运行时，微电网内的功率波动由大电网进行平衡，此时储能处于充电备用状态。当微电网由并网运行切换到孤网运行时，中央储能立即启动，弥补功率缺额。微电网孤网运行时负荷的波动或者微电源的波动则可以由中央储能或者分布式储能平衡。其中，微电源的功率波动有两种平衡方式，将分布式储能和需要储能的微电源并联接在某馈线上，或者将储能直接接入该微电源的直流母线上。

1.提供短时供电

微电网存在两种典型的运行模式：正常情况下,微电网与常规配电网并网运行，称为并网运行模式；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微电网将及时与电网断开从而独立运行，称为孤网运行模式。微电网往往需要从常规配电网中吸收部分有功功率，因而微电网在从并网模式向孤网模式转换时，会有功率缺额，安装储能设备有助于两种模式的平稳过渡。

2.用作能量缓冲装置

由于微电网规模较小，系统惯性不大，网络及负荷经常发生波动就显得十分严重，对整个微电网的稳定运行造成影响。我们总是期望微电网中高效发电机(如燃料电池)始终工作在它的额定容量下。但是微电网的负荷量并非整日保持不变，相反,它会随着天气变化等情况发生波动。为了满足峰值负荷供电，必须使用燃油、燃气的调峰电厂进行高峰负荷调整，由于燃料价格很高，这种方式的运行费用太昂贵。超级电容器储能系统可以有效地解决这个问题，它可以在负荷低落时储存电源的多余电能，而在负荷高峰时回馈给微电网以调整功率需求。超级电容器功率密度大、能量密度高的特性使它成为处理尖峰负荷的最佳选择，而且采用超级电容器只需存储与尖峰负荷相当的能量。

3.改善微电网的电能质量

储能系统对微电网电能质量的提高起到了十分重要的作用。通过逆变器控制单元，可以调节超级电容器储能系统向用户及网络提供的无功及有功，从而达到提高电能质量的目的。由于超级电容器可快速吸收、释放大功率电能，非常适宜将其应用到微电网的电能质量调节装置中，用来解决系统中的一些暂态问题，如针对系统故障引发的瞬时停电、电压骤升、电压骤降等问题，此时利用超级电容器提供快速功率缓冲，吸收或补充电能，提供有功功率支撑进行有功或无功补偿，以稳定、平滑电网电压的波动。

4.优化微电源的运行

绿色能源如太阳能、风能，往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。这就需要使用一种缓冲器来存储能量。由于这些能源产生的电能输出可能无法满足微电网峰值电能的需求，因此，可以采用储能装置在短时间内提供所需的峰值电能，直到发电量增大，需求量减少。适量的储能可以在DG单元不能正常运行的情况下起过渡作用。如利用太阳能发电的夜间，风力发电在无风的情况下，或者其他类型的DG单元正处维修期间，这时系统中的储能就能起过渡作用。

超级电容市场应用

快速充电的产品

有一些应用适合采用电池/超级电容系统。这些应用实例包括汽车应用(如混合动力汽车)和消费电子(如数码相机)，在数码相机里，廉价的碱性电池结合超级电容一起使用(而不是使用昂贵的锂离子电池)。（比如数码相机的闪光灯）

备份能源

在所有备份燃料电池应用中，当主电源断掉后，备份电源需要立刻提供电源。因为燃料电池从启动到满功率运行一般需要10秒到60秒的启动时间，所以它需要一个能量缓冲器。 越来越多的燃料电池公司在考虑将超级电容作为整个备份电源封包的一个组成部分。

电动汽车 

蓄电池与超级电容器混合动力车的出现很好地解决了电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾。其中由蓄电池提供最佳的续驶里程，而由超级电容在加速和爬坡需要大功率时提供短时的辅助动力。超级电容的能量可以直接取自蓄电池，也可以在电动汽车刹车或下坡时回收可再生的动能。

加装超级电容还解决了低温启动困难的问题，铅酸蓄电池的低温性能也较差，在—40℃时它的电流输出能力约是常温时的1/10左右。所以造成了机动车的低温启动困难。而超级电容的正常工作温度在-40℃至+70℃之间。机动车在-15℃时启动已经困难，而用超级电容器即使是在-30℃时，仍能顺利启动。

风力发电

目前主要的储能系统有蓄电池和超级电容器两种方案。 蓄电池的充放电特性不好，充电时间长，充电、放电电流不能太大；蓄电池需要维护；蓄电池的低温特性不好，在寒冷季节容量会衰减；蓄电池的循环寿命短，可靠性不强。

超级电容器的特点突出：高效率、大电流放电、宽电压范围、宽温度范围、状态易监控、长循环寿命、长工作寿命、免维护、环保。而且风力发电的电流波动范围比较大，超级电容器又没有严格的充电电流限制。因此它极为适合在风力发电机组这样的工况环境中工作。 

航空领域

超级电容器在以内燃机为动力的直流电源车上的采用,可解决电源车启动飞机发动机瞬间功率不足的技术难题。同时,在启动瞬间超级电容器对直流电源车发电系统尤其是内燃机具有很大的保护作用。对于逆变电源,同样也可以和超级电容器结合组成大功率特种冲击电源设备,可提供数千安培的冲击电流,供启动飞机发动机之用。

数字电器控制器

电器的制造厂家都会为电器的控制器添加后备电源，超级电容的出现给他们带来了解决这一问题的新的方法，超级电容因具有容量大、充放电快、还有超长的工作寿命循环充放电可以达到10万次以上、安全可靠无污染以及其外型和纽扣电池相似使用很方便等特性成为控制器后备电源的最佳选择。 

军事应用

可以用于高能脉冲设备或者高能脉冲武器。比如激光武器的充能需要瞬间高能供应。超级电容器的瞬间大电流放电正好符合要求。