机械市场|新能源政策引发国内超级电容器开发热潮

   更新日期:2017-04-02     来源:建材之家    作者:机械之家    浏览:51    评论:0    
核心提示:纵观当前超级电容器的实际应用状况,伴随着消费类电子技术的日新月异,对于电源的要求也越来越高,超级电容器由于具有大功率密度、长寿命、安全可靠性高和对温度差异不太敏感等特殊优势,且可为锂离子电源、燃料电池等主电源提供功率补偿,以提高电源品质和延长电源使用寿命,因而迅速得到了市场人士的普遍认可,市场占有率的份额逐年扩大,行业增长迅速。在市场供应方面,出于对未来应用前景的看好,近几年来参与到这一市场

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机械之家讯:纵观当前超级电容器的实际应用状况,伴随着消费类电子技术的日新月异,对于电源的要求也越来越高,超级电容器由于具有大功率密度、长寿命、安全可靠性高和对温度差异不太敏感等特殊优势,且可为锂离子电源、燃料电池等主电源提供功率补偿,以提高电源品质和延长电源使用寿命,因而迅速得到了市场人士的普遍认可,市场占有率的份额逐年扩大,行业增长迅速。

在市场供应方面,出于对未来应用前景的看好,近几年来参与到这一市场竞争的厂商日益增多,其中,上海奥威科技开发有限公司、深圳今朝时代新能源技术有限公司、北京集星联合电子科技有限公司、锦州凯美能源有限公司、哈尔滨巨容新能源有限公司等一批国内本土厂商陆续冒升起来,国际品牌中则以美国MAXWELL、韩国LSMtron、Nesscap、日本松下、NEC-TOKIN等为代表。作为典型的资本密集型产业,超级电容器正处于快速发展的阶段,除了要在关键技术上(如:电极、电解质和隔膜材料等)继续取得突破之外,扩大生产规模以达到较佳的规模效益,降低使用成本,以及深入了解不同行业的应用需求,开发有针对性的技术解决方案,这些都是目前厂商们在市场竞争中的着力点。

价格平稳,大容量/高功率成主方向

在产品价格上,由于技术及应用层面日渐成熟,整体超级电容器产品的价格趋于理性,有市场人士表示,目前产品价格的下调区间基本保持在每年10%以内。尤其是小容量超级电容器产品已基本趋向成熟(以0.1F、0.47F、1F等为主流),产品被广泛应用在税控机、太阳能草坪灯、风光互补路灯、电子电动玩具、数码相框、智能仪表、电能表等领域。同时,在国家“十二五”期间低碳、节能环保政策的驱动下,大容量(100F以上,甚至达到20万F)和更高功率(如8-10KW/kg)的超级电容器市场也正在踏上一条高速发展的轨道。

“在小型以及移动消费类电子产品方面,超级电容器的价格呈现价格逐步走稳的态势,”上海奥威科技开发有限公司超级电容器工程技术研究中心副主任张熙贵表示,“相对于大容量超级电容器,小型超电容的价格较贵,目前的价格基本为50-100元/kJ。而针对汽车应用的大型及超大型超级电容器的市场售价也较为稳定,一般在10-20元/kJ的范围,根本原因在于市场对大型及超大型超级电容器需求的不断增长,简单来讲,就是供求关系所致,目前业内厂商大多着重于对关键技术和核心技术的开发上。”

据介绍,目前奥威科技正在上海南汇建设100亩的超大型超级电容器生产基地,产能设计为350万只/年,产值超过6亿元人民币,未来企业重点的开发计划将集中在车用大功率超级电容器和高比能超级电容器产品的制造和市场推广方面,其中,新型高比容材料技术(石墨烯及其复合材料最为看好)、极片成型技术、电源管理技术、测试技术及标准制定等将是开发的重中之重。

此外,北京集星联合电子科技有限公司也于去年全面扩建位于江苏常州的超级电容生产基地,新的生产基地可达到年产300万支100F以上超级电容单体产品规模,并且其位于北京的模组生产基地也通过新一轮的投资建设,实现了年产3万套标准模组和200套客户定制大型储能系统的能力。

新能源汽车、风电市场突显新商机

无可置疑的是,在现阶段内,国家政策导向依然是推动超级电容器行业向前发展的重要动力。在国家“十二五”能源与环保政策的带动下,新能源汽车(特别是大中型客车)、风电行业等将成为大容量超级电容器重要的应用市场,据有关资料统预测,2013中国超级电容器市场规模预计约为19.2亿元人民币,2016年则将增至33亿元人民币,年均增长率在20%左右(见图1)。

对于近期新能源汽车市场的发展动向,深圳市今朝时代新能源技术有限公司董事兼常务副总经理杨国庆分析道,从市场新增容量来看,随着“十城千辆”新能源汽车推广结束于今年3月,新能源客车的补贴在上半年将用完,预计2013年新能源客车的补贴额度还将继续增加,新能源客车的销量将超过此前补贴计划的5000辆。另一方面,今年6月“国十条”提出加快淘汰“黄标车”,各地政府也纷纷推出细则在规定期限内淘汰“黄标车”,这将在未来三年内创造出63万辆大中客车的更新需求,而新能源客车则成为重要的乘用客车市场补缺及发展方向之一。

在内燃机车的电起动系统中采用超级电容器辅助起动装置,具有非常高的功率密度,因此能较好地满足电动汽车在起动、加速、爬坡时对功率的需求,若与动力电池配合使用,还可以减少大电流充放电对电池的伤害,延长电池的使用寿命,并具有非常高的能量回收率。

而在另一个热点市场——风电行业中,由于前段时间国内风电发展迅猛,产能扩张过快导致安全事故频繁发生,2011年国家收回了风电项目的审批权。经过近两年的行业

洗牌,整个行业趋向成熟,今年5月,《国务院关于取消和下放一批行政审批项目等事项的决定》正式发布。“根据新的规定,企业投资风电站项目核准由原来的国家发展改革委下放至地方政府投资主管部门,审批权下放将有利风电行业进入恢复性增长阶段。根据业内预测,2013年中国风电新增装机有望重回1500-1600万千瓦的水平,较去年低点反弹约20%。”杨国庆说。

目前,超级电容器在风力发电应用中主要涉及到以下几个领域:风电变桨系统的后备电源,实现快速充电和放电;FTU后备电源,提供给开关设备的电动分闸机构分闸电源;微电网超级电容储能系统,用于调整微电网功率,以及提供微电网功率支撑。

除了这些应用领域之外,在城市轨道交通领域,超级电容器作为一些关键核心部件的能量储存器以及稳压器,将为轨道交通装备的低噪、低振动、节能技术的研发与产业化作出贡献;在智能电网的建设中,国家大力发展大规模间歇式新能源并网技术、支撑电动汽车发展的电网技术、大规模储能系统、智能配用电技术等规划,都将进一步促进对超级电容器的开发与利用。

掌握应用需求,开发行业解决方案

随着市场的快速发展,超级电容器行业显示出勃勃生机,一方面,市场的有效竞争将刺激并促进超级电容器技术的飞跃式发展;另一方面,超级电容器的生产及应用规模不断扩大,也有利于终端用户在整体使用成本上的降低。在产品价格逐步透明化的市场上,不同厂商之间的竞争焦点越来越多地体现在售前产品技术方案的开发,以及售后服务等方面。

不同的应用场合,对于超级电容器的具体需求各不相同。张熙贵介绍道,例如,在混合动力汽车的应用中,一般要求电源系统的模块具有超大功率密度(至少5-10kW/kg)、长寿命(10万次循环充放)、一致性高(电源模块单体间的容量、电压和内阻等指标差异小于2%)等性能;而对于纯电动超级电容城市客车、码头牵引车和机场摆渡车等,则主要考虑的是安全性第一,即对超级电容器的设计,特别是模块设计、电源管理和散热管理提出了更加严格的要求;其次是要求实现最佳的成本控制。

为此,奥威科技开发的纯电动城市公交客车二代产品采用远程监控技术,能实时跟踪各个电容单体的性能状况,从而大幅提高了整车的安全系数。但在成本控制上,张熙贵认为,由于相对于锂离子等电源产品,目前超级电容器的价格劣势仍较为明显(动力锂离子电池的市场价格一般在5-6元/Wh,而超级电容器则高达10-20元/Wh,但如果将循环使用寿命考虑进去,超级电容器的综合价格与动力锂电相比,优势还是十分突出的),因此,还需要通过技术创新,特别是对材料技术的开发来降低制造成本,其中新型碳材料,包括石墨烯、纳米介孔碳和金属氧化物及其复合材料等将对超级电容器的成本降低起到至关重要的影响。

今朝时代同样也是一家致力于提供超级电容储能技术解决方案的生产企业,集大容量超级电容器关键材料、单体、模组和储能系统研发、生产和销售于一体。该公司推出的超级电容单体系列的电压主要集中于2.7V-3.0V,容量在120F-4000F之间,已大批量应用于节能与新能源汽车、风力发电、电力和军工等领域,目前,今朝时代制造中心节能与新能源汽车储能系统月产能约为4,500组,风力发电储能系统月产能约为10,000组,在生产制造方面也已通过IS09000质量体系、ISO014001环境体系认证。

在行业技术方案的开发上,今朝时代针对节能与新能源汽车应用,开发出了电驱动与制动能量回馈系统;针对风力发电应用,开发出了变桨系统后备电源方案等;针对电力系统应用,开发出了微电网/配电自动化解决方案等。据杨国庆介绍,为了加大研发力度,切实满足客户的应用需求,今朝时代还建成了“深圳超级电容储能技术工程实验室”和南山区“新型储能系统技术公共服务平台”,并积极与国内外知名院校、机构等展开产学研合作,其中包括与中国科技开发院、LSMtron公司、深圳市五洲龙汽车有限公司、哈尔滨工业大学深圳研究生院、湖南大学材料与工程系等联合共建实验室和工程中心,以超级电容储能技术研究为核心,共同推动新型能源产业的快速发展。“我们将努力把超级电容器在节能与新能源应用行业中的产品品质和服务业务推上一个新台阶,除了目前编制的三个与大容量超级电容器相关的企业标准之外,今朝时代还将全力推进各行业的标准认证,加强与客户的沟通,逐步引导客户对超级电容器产品应用及未来技术发展前景的认知,推动超级电容器在国内各应用领域的快速发展。”

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