超级电容器应用领域广泛，市场快速扩张，需求空间广阔

——广泛应用于交通、电力、电子设备、军事及工业领域

在交通领域方面，超级电容器广泛应用于汽车、卡车、轨道交通、新能源客车及乘用车等交通行业细分领域，为其提供制动能量回收、启停系统、动力辅助、短时后备电源和峰值功率辅助等服务。

1）汽车与卡车：以启停系统为例，汽车发动机多次启停，会大大缩短启停系统的电池寿命。如果配备一个小型的超级电容用以消除电池自身的功耗，可以减缓电池的衰老，同时有利于车辆节省油耗，减少排放。目前超级电容主要和电池相配合形成智能启停控制系统。超级电容器在智能启停控制系统的应用原理主要是：减速或短停车时，将制动过程中产生的能量转换成电能储存在电容器里；前进或加速时，电容器则将电能瞬间输出给智能启停控制系统中的电机，带动发动机工作，实现快速启动。

目前Maxwell 超级电容器已经被标致雪铁龙、兰博基尼、凯迪拉克等超过十几种车型的启停单元所采用，全球有超过250 万辆汽车在使用其超级电容器用于发动机启停；另外已经有超过7000 辆使用Maxwell 超级电容器发动机启动模块的重型和中型卡车在北美的道路上行驶，Peterbilt 公司推出的579 型和567 型卡车，以及Kenworth公司推出的T680和T880 卡车，均配备Maxwell 超级电容器发动机启动模块。美国市场研究机构Navigant Research 预计，到2022 年，全球启停系统在新车中的渗透率可达到54.3%。即使只有一部分启停系统采用超级电容器，也会为超级电容器行业带来巨大的潜在机遇。

2）轨道交通：在城市轨道系统中采用的超级电容主要有两种工作模式：一种是作为能量储存器，它吸收了车辆制动过程中产生的能量，直到后面有车辆处于加速状态时才将能量释放到供电系统中；一种是作为稳压器，它总是保持在高容量的状态，当供电系统的电压低于规定值时才开始放电。传统锂离子电池的电动汽车充电动辄数个小时，而采用超级电容技术的储能式电力牵引轻轨车辆利用乘客上下车的时间，在站台30 秒内快速完成充电，一次充电后能连续行驶2 公里，到达下一站台再行充电，周而复始，为车辆运营带来极大便利。

2012 年世界第一列超级电容轻轨列车在湖南省株洲市下线。这种新型电力机车采用超级电容模组，不再需要沿途架设高压线，停站30 秒钟就能快速充满电。美国费城地区的铁路制动能量回收项目中，锂电池和超级电容器组成的混合储能系统不仅回收制动时的能量用于列车加速，而且还可将多余的储存能量供给所在区域的电力运营商，用于调节电网频率。这不仅提高了供电质量，为铁路运营商创造额外的收入。另外，中国中车株机公司研制的9500 法拉、7500 法拉等多款超级电容已大量运用于广州、武汉、淮安的有轨电车和宁波市196 路无轨电车上。

Maxwell超级电容器储能方案助美国费城地铁节能供电

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

3）新能源汽车：混合动力客车、超级电容公交车、新能源乘用车

混合动力客车推进系统一般由并行混合动力系统或串行混合动力系统组成。在并行混合动力客车中，内燃机和电动机分别与变速器相连。此时电动机只负责在启停时提供动力，而当车辆在较高速行驶时则由内燃机驱动。在加速时，电动机和内燃机均为变速器提供动力。制动能量回收系统吸收车辆在制动时损失的能量，用于为电气系统充电。这种情况下电气系统由一整套超级电容器模块组成，负责在加速阶段放电，在制动阶段充电。与此类似，在串行混合动力客车中也采用由一整套超级电容器模块组成的电气系统。但在这种配置下，客车只使用电动机驱动，而内燃机则用于驱动发电机。电气系统既可由该发电机充电，又能用制动能量回收系统充电。郑州宇通、厦门金龙和南车时代等车企均生产配备超级电容的混合动力客车。

中国部分新能源客车企业采用超级电容储能情况

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

超级电容公交车是以超级电容为动力电源的新型节能环保的城市无轨、无线纯电动快充公交客车。2006 年8 月，上海11 路超级电容公交车上线投入运营，是世界上首条实现快速充电技术商业化的公交线路 ，其核心技术超级电容快充技术完全由中国研发。据上海巴士集团测算，一辆12 米纯电动客车大约需要负重3.4 吨锂电池，整备质量约16 吨-19吨，座位为29 个，限客49 人，一次充电4-6 小时只能续航120 公里左右；而一辆同类型超级电容客车大约需要负重0.9 吨超级电容，整备质量约12 吨-18 吨,12M，座位33 个，能达到限客80 人，而且一次充电6-8 分钟，续航里程为20 公里左右。近年我国超级电容城市电动公交客车已陆续出口到以色列、保加利亚等欧洲国家。

除新能源客车外，新能源乘用车未来也有望大规模配备超级电容器。2018 日内瓦车展上，兰博基尼与美国麻省理工学院联合开发的Terzo Millennio 首次亮相，这款概念车将车身的碳纤维结构作为一个超级电容，将纳米电容扩散到CFK 材质的板材上，以便在蓄积电能的同时也能组成车辆的车身和结构，直接将车身变成电池组。该款概念车将于2019年发布，但不会投入量产，2020 年上市的首款混合动力兰博基尼，则已经确定会采用超级电容作为电机的能量源泉。2018 年7 月Maxwel 与吉利建立技术合作伙伴关系，基于Maxwell超级电容器技术的峰值功率子系统将被引入五款微混及插电式混合动力车型。应用这一新技术的车型将于2019年底前投入量产，首先投放的市场为北美和欧洲。

上海11 路超级电容公交车

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

在电力领域，超级电容器主要作为FTU 后备电源，或在微电网及公用电网内提供电压、频率和功率稳定化服务，以及在风光发电领域用于为变桨系统提供动力、平抑短期功率波动等服务。

1）FTU 后备电源：线路有电时，DC/DC 电源模块为FTU 提供工作电源。当线路失电时，超级电容作为FTU 的后备电源，同时也为开关设备的电动分闸机构提供分闸电源。

2）微电网及公用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。超级电容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。针对系统故障引发的瞬时停电，电压骤升骤降等问题，利用超级电容提供快速功率缓冲，稳定、平滑电网电压波动。风力或太阳能发电构建的微电网非常需要超级电容作为稳定系统。除微电网外，目前Maxwell 超级电容器也应用于公用电网，以提供电压、频率和功率稳定化。

3）在风力发电领域用于为变桨系统提供动力：风力发电变桨用超级电容器的基本工作原理为，平时由风机产生的电能输入充电机，充电机为超级电容器充电。当需要为风力发电机组变桨时，超级电容器储能系统放电，驱动变桨系统工作。风力发电系统的投资加大将有望带动超级电容发展。目前风力发电主要的储能系统有蓄电池和超级电容器两种方案。蓄电池方案的不足体现在充放电特性不好，充电时间长，充电、放电电流不能太大；维护成本大，低温特性不好，循环寿命短，可靠性不强。超级电容器方案具有高效率、大电流放电、宽电压范围、宽温度范围、长循环寿命、免维护的优点，因此极为适合在风力发电机组这样的工况环境中工作。

根据中国电源行业协会发布的《2018 年储能产业应用研究报告》，截至2017 年底，全球投运的超级电容器项目规模约31.9MW，主要分布在美国、韩国和中国。应用场景统计分析，超级电容器储能电站主要参与电网调频辅助服务和输电支持，两者占超级电容器储能规模的100%和75%。中国超级电容器储能规模项目装机规模约4.9MW，整体规模较小。

包含超级电容器的微电网系统构架

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

电子设备领域是超级电容最初的应用，包括便携设备或小功率电器、智能表、冰箱等领域。目前电子设备领域主要采用小尺寸的超级电容器，应用比较成熟。

1）电子设备后备电源、替代电源：一方面，超级电容器可作为电子设备的后备电源，以防止短时供电中断导致的存储器信息丢失，而且超级电容器的长寿命特性使其作为后备电源时无需频繁更换，相比于电池具有明显优势。目前超级电容器广泛应用于开关柜、直流屏、报警器、应急灯、税控机、税控加油机、远程抄表系统、仪器仪表、数码相机、掌上电脑、电子门锁、无绳电话等的时钟芯片、静态随机存贮器、数据传输系统等微小电流供电的后备电源。另一方面，超级电容器还可充当二次电池的替代品，对于续航能力要求不高的电子设备，如手摇发电手电筒、玩具、电动工具等小型充电产品，可以用超级电容器作为主电源以便进行快速充电。

2）智能表：在智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表等智能表中用作电磁阀的启动电源。传统的智能水表，在控制水阀普遍采用的方法是内装锂电池的设计，优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。但是锂电池使用到一定时间后，需要上门为用户更换电池或水表，增加后续的维护成本。另外，电池电量不足的情况出现是随机的，如果不精确和及时的监测电池电量，将无法可靠的关断水阀，造成无法计费、逃水现象等情况出现。用超级电容代替锂电池可以解决上述问题：超级电容重复使用寿命长，延长了水表的使用时间；超级电容的大电流放电特性保障了水阀关断的可靠性，在外接干电池电量不足时，仍能利用存储在超级电容上的能量将水阀关断。改用超级电容后，漏电流指标变得不重要。如果电池电量不足，用户可以随时更换。

超级电容可应用于智能水表、电表、气表

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

在军事和航天领域，激光武器、航天飞行器等高功率军事装备使用高能量电池与超级电容器组合构成“超高功率脉冲电源”，重型卡车、装甲运兵车及坦克使用电池与超极电容器组合的混合动力系统。

新一代激光武器、潜艇、导弹以及航天飞行器等高功率军事装备，在发射阶段除装备有常规高比能量电池外，还必须与超级电容器组合才能构成"致密型超高功率脉冲电源"，通过对脉冲释放率、脉冲密度、峰值释放功率的调整，使电脉冲推进器、电弧喷气式伺服器等装置能实现在脉冲状态下达到任何平均功率水平的功率状态。此外，军事用途的载重卡车、装甲车辆、电动车辆在恶劣条件下，如启动、爬坡、刹车等过程，也必须使用电池与超极电容器组合的动力装置，即混合动力系统。在航天航空领域，超级电容器在飞机操作过程中作为爆发动力应用。卫星上使用的电源多是由太阳能电池与镉镍电池组成的混合电源，超级电容器能改善卫星的脉冲通讯能力。

在工程机械领域，大型工程机械如电梯、港口起重机等利用超级电容组成的混合动力系统可以改善工程机械的能源消耗。

工程机械具有频繁启停、输出功率波动大等特点，所以储能元件需具备在相对短的时间内获取或释放的能量大(功率密度大)，充放电速度快，可充放电次数多等特点.因此，超级电容是工程机械混合动力单元储能原件的最佳选择。具体的应用情景包括电梯、港口机械等。

我国电梯每年总能耗超过300 亿千瓦时，电梯成为耗能大户。电梯运行时，曳引机所产生的能量，大都采用制动电阻转化为热量的形式被消耗。通常一部电梯所消耗的电，超过1/3 是以热量的形式浪费掉。超级电容器可以将电梯制停的能量进行回收，再输出用于电梯运行，安装超级电容器的电梯运行2 年就可以收回安装成本。

在港口起重机和建筑/矿业市场上，港口起重机制造商通过在其设备中使用超级电容器，能够高效回收重物（集装箱）下降产生的再生能量，节油率30%；补偿发电机组柴油发动机的输出功率，使发动机的峰值功率降低50%；实现集装箱起重机在无作业时关闭柴油发动机，由CPLS系统为起重机待机时的用电系统供电；另外还可以改善发动机的尾气排放。

——市场快速扩张 新能源汽车领域渗透率有望提升

受益于交通运输和消费电子领域的渗透率提升，全球超级电容器市场规模高速增长，其中亚太地区增速最高。根据Research and Markets 的研究报告，2017 年全球超级电容器市场8.28 亿美元，预计到2026 年将达到49.85 亿美元，年复合增长率达到22.1％。该机构预测，从应用领域来看，未来五年超级电容器材料的消耗主要来自交通运输和消费电子领域的渗透率提升；从地域来看，2016 年亚太地区超级电容器消费占全球最大份额，预计未来几年也将最高的增速增长。

全球超级电容市场规模预测（单位：亿美元）

资料来源：Research and Markets，立鼎产业研究中心

新能源汽车产销高增长有望催生超级电容器的市场空间。2018 年全球主要国家新能源汽车销量超过200 万辆，中国实现销量125.6 万辆，同比大幅增长61.6%；截至2018 年底全球新能源汽车累计销量突破550 万辆，中国占比超过53%，是全球最大的新能源汽车市场。我国规划2020 年我国新能源汽车累计产销量突破500 万辆，未来几年有望继续保持高增长。根据《2018年储能产业应用研究报告》，2017 年中国化学储能中超级电容储能规模仅占1.3%；2020 年中国化学储能规模预计将达到1559.3MW，2018-2020 年复合增速达59.4%。新能源汽车市场有望催生超级电容器的市场空间，超级电容储能渗透率有望进一步提升。

中国化学储能装机规模预测（单位：MW）

资料来源：储能应用分会，立鼎产业研究中心

中国新能源汽车销量预测（单位：万辆）

资料来源：中汽协，立鼎产业研究中心