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超级电容器下游光伏、轨交等领域需求旺盛,行业将迎来高速成长期

发布时间:2021-07-26  来源:立鼎产业研究网  点击量: 177 

超级电容器是一种新型储能装置,性能介于传统电容器、蓄电池之间。超级电容器的电容量达到法拉级别,是传统电容器的数百甚至上百万倍。大电容量的优势使得超级电容器可以用于各类储能装置,对标蓄电池。同时,超级电容器继承了传统电容器高功率密度、充放电时间短、宽温度范围、寿命长等优点,在这些维度的表现均远超蓄电池。但由于能量密度较低,超级电容器的体积、重量大于相同容量的蓄电池,因此目前无法实现对蓄电池的替代。实践中,企业、研究机构多采用“超级电容+蓄电池”的方案,以综合发挥二者的优势,或围绕超级电容来设计能量回收系统。

超级电容 主要应用场景为 新能源、 交通、工业 等领域。因具备辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等用途,超级电容器在工业设备、汽车、轨道交通、消费电子等不同场景具有非常广阔的发展前景。新能源、交通运输,工业三大领域共占到超级电容需求的 93%。随着政策对新能源、轨道交通领域的大力支持,国内超级电容器领域的研究和产业化水平逐年提高,超级电容器行业与下游应用行业的发展将形成相辅相成之势。

2020年中国超级电容下游应用占比


来源:公开资料

——光伏和风电系统是超级电容的重要市场。风电系统中,为确保风机保持恒定功率输出,避免因机械压力过大而导致桨叶断裂,同时也能减小涡轮结构的机械压力,需要变桨系统不断调节桨叶间距。如果电网出现故障,风机需要启动紧急备用系统来调整桨叶。超级电容具备瞬间释放大功率、购置成本低、使用寿命长、重量轻等优点,是风电变桨紧急备用电源的首选。此外,自然界的风、太阳光照均具有随机性和不稳定性,会对输出电压造成扰动。超级电容器具备较高的输出功率,可以快速响应风力、光照的变化,在高电压时段储存电能,低电压时段释放电能,平滑地输出电压,大大提高发电设施的稳定性。

——在轨交领域,超级电容能够实现制动能量回收,提高能量利用效率。超级电容器在轨道交通领域主要应用在有轨电车、地铁制动能量回收装置等。地铁站间距离较短,制动频繁,使用超级电容器的制动能量回收装置代替制动电阻,可以吸收列车制动时产生的能量并储存,最多可回收80%的能量,在列车启动时,释放能量助力轨道交通快速启动。在实际应用中,多采用“超级电容器+蓄电池”的混合储能方案。

地铁超级电容器制动能量回收利用装置示意图


来源:公开资料

轨道交通基建投资提速 ,轨交领域超级电容需求有望迎来大幅提振。轨道交通是“新基建”的重点之一,据城轨协会统计,2020 年城市轨道交通共完成建设投资 6286 亿元,在建项目的可研批复投资累计 45289.3亿元。截至 2020 年底,共有 65 个城市的城轨交通线网规划获批。基建投资提速,利好轨道交通装备行业发展。据中国城市轨道交通协会数据,2019 年我国轨道交通装备市场规模突破 7000 亿元,预计 2020 年市场规模有望超 7700 亿元。随着超级电容技术的进步和成本的下降,轨交领域的超级电容需求会迎来大幅提振。

“十三五”期间城轨建设投资及可研批复投资情况


来源:中国城市轨道交通协会

新能源公交车为超级电容带来增量。公交车具有行驶路线固定,启停次数多等特点。将超级电容模组用于公交车的储能与动力系统,可实现提高能源利用率,降低有害气体排放,减少噪音的效果。目前搭载超级电容器的新能源公交车已在上海大规模投入运营。据久事公交集团披露,2020年,上海930路、17路、18路、隧道8线、146路新增89辆超级电容车,加上已经投运的11路、26路,上海超级电容公交车超过百辆,配套的6个超级电容快充站也已完成外线送电。传统的超级电容充一次电,公交车只能行驶约5公里,而新款超级电容车充电5分钟,在满负载运营的情况下,可以完成20-30公里的运营,极大的克服了超级电容公交车需要频繁充电的痛点。目前超级电容公交车在上海新能源公交车中的渗透率约为2%,而且,阜阳、南通、东莞等城市都在推广超级电容公交车,空间十分巨大。

受益下游需求井喷式增长,超级电容市场规模有望迎来高速增长。未来随着电网、轨道交通、新能源客车等下游应用领域对超级电容应用需求的增长,超级电容器市场将迎来高速增长态势。


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