超级电容器建模及其在能源互联网中的应用

超级电容器建模及其在能源互

联网中的应用

JYoung_Dream

2016/4/23

目录

1引言 (1)

2超级电容器原理 (1)

3超级电容器建模研究 (3)

3.1超级电容器双电层模型 (3)

3.1.1 Helmholtz双电层模型 (3)

3.1.2 Gouy和Chapman双电层模型 (4)

3.1.3 Stern和Grahame双电层模型 (4)

3.2多孔电极传输线模型 (5)

3.3等效电路模型 (5)

3.3.1经典等效电路模型 (6)

3.3.2梯形电路模型 (6)

3.3.3多分支RC参数模型 (6)

3.4超级电容器频域模型 (7)

3.5 超级电容器智能模型 (8)

4超级电容器储能特点 (8)

5超级电容器在能源互联网中的功用 (9)

5.1电网电能质量调节 (9)

5.2分布式新能源发电 (10)

5.3 微电网与分布式储能 (10)

6参考文献 (11)

超级电容器建模及其在能源互联网中的应用摘要：本文介绍了超级电容器的储能原理，综述了现有的各种超级电容器模型，分析了各种模型的特点和适用范围。通过总结分析超级电容器的储能原理及相关模型，重点阐述了其在发展能源互联网中的作用。

1引言

近几年，以可再生能源、分布式发电、储能、电动汽车等为代表的新能源技术和以物联网、大数据、云计算、移动互联网等为代表的互联网技术发展迅猛，以“新能源+互联网”为代表的第三次工业革命正在世界范围内发生，成为各国新的战略竞争焦点。能源互联网应运而生，它是能源和互联网深度融合的结果，是第三次工业革命的核心之一。

能源互联网是以电力系统为核心，以智能电网为基础，采用先进的信息和通信技术及电力电子技术等，最大限度地接入分布式可再生能源，以及促进电力网络、交通网络、天然气网络和信息网络的融合与协调巧制，实现能源的清洁、高效利用，实现能量流、物流和信息流的优化与协调运行。能源互联网的概念中，电能储能技术占有核心位置。新能源技术中，风力发电与太阳能发电对环境影响小，但是发电具有间歇性和随机性，发电功率受天气影响大。发电的不确定性会给电网带来冲击。电气化交通网络中交通工具的随机接入同样对电网造成冲击。实现可再生能源强随机性发电的调度，改善可再生能源接入背景下的电网电能质量，缓冲交通工具随机接入的冲击均需要应用电能储能技术。

超级电容器是一种依靠双电层或氧化还原赝电容电荷储存电能的化学储能装置。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围广等优点。已在电力、交通运输、消费型电子产品、国防、通信、新能源汽车等诸多领域有着广泛应用。近些年来，超级电容器备受各国关注。据最新市场研究报告预测，全球超级电容器市场在2014—2020年复合年增长率为26.93%，市场规模有望超过120亿元[1]。

基于此，本文首先介绍超级电容器的储能原理，然后综述超级电容器储能模型，最后阐述超级电容器在能源互联网中的功用。

2超级电容器原理

超级电容器内部物理结构如图1所示。其基本工作原理是将电荷存储于内部多孔电极和电解液形成的双电层内。

根据超级电容器使用的电极材料，电解液种类以及在储能过程中是否发生化学反应，可将超级电容器分为不同类型[1]。若按其储能原理则可分为两类：双电层电容器和赝电容器（法拉第赝电容）。

图1超级电容器物理结构图

（1）双电层电容器

双电层电容器是一种利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来存储能量的装置，其储能机理是双电层理论。双电层理论最初在19世纪末由德国物理学家Helmhotz提出，后来经Gouy、Chapman和Stem根据粒子热运动的影响对其进行修正和完善，逐步形成了一套完整的理论，为双电层电容器奠定了理论基础。双电层理论认为，当电极插入电解液中时，电极表面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配的带异种电荷的离子，使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排列，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层[2]。

双电层电容器是利用双电层机理实现电荷的存储和释放从而完成充放电的过程。充电时电解液的正负离子聚集在电极材料/电解液的界面双层，以补偿电极表面的电子。尤其是在充电强制形成离子双层时，会有更多带相反电荷的离子积累在正负极界面双层，同时产生相当高的电场，从而实现能量的存储。放电时，随着两极板间的电位差降低，正负离子电荷返回到电解液中，电子流入外电路的负载，从而实现能量的释放。如图2所示。

图2双电层电容器的充放电过程

（2）法拉第赝电容器

法拉第赝电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电极活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。法拉第赝电容可通过两种方式来存储电荷：一种是通过双电层上的存储实现对电荷的存储；

另一种是通过电解液中离子在电极活性物质中发生快速可逆的氧化还原反应而将电荷储存。法拉第赝电容的产生过程虽然发生了电子转移，但不同于电池的充放电行为，其具有高度的动力学可逆性，且更接近于电容器的特性。

目前研究认为，法拉第赝电容的储能机理主要分为以下两部分[3]：①表面吸脱附储能。在电极表面的二维空间上，在外加电场的作用下，电解液中的阳离子从电解液中扩散到溶液/电极的界面上，在电极表面上实现了离子的吸附，从而存储电荷；将外加电场撤掉后，电极表面上吸附的离子发生了脱附，离子重新返回到电解液中，从而存储的电荷被释放出来。

②体相嵌入脱出储能。溶液中的阳离子通过界面进入到电极活性物质的体相，发生氧化还原反应，从而表现出氧化还原赝电容。

3超级电容器建模研究

超级电容器作为一种新型的绿色储能元件，对其模型的研究可以更深入了解超级电容器的储能机理，更好的理解和预测超级电容器的储能特性，是超级电容器的电气性能仿真和优化设计等方面的一种重要研究手段。普通电容器通常用RC串联电路模型表示，但是它不能准确的描述超级电容器的电气特性。为了进一步了解超级电容器的储能过程，非常有必要建立一个能够精确反映超级电容器实际工作特性的模型，且其对超级电容器的合理使用、性能优化及系统仿真等研究领域具有重要的研究意义。

3.1超级电容器双电层模型

双电层模型是最早提出的超级电容器模型，它从超级电容器存储电荷的物理原理出发建立数学模型[4]。主要包括三种模型：Helmholtz 双电层模型；Gouy和Chapman 双电层模型；Stern和Grahame双电层模型。

3.1.1 Helmholtz双电层模型

Helmholtz 于1853年最先发现了在固体导体和液体离子导体界面的电容特性，并于1874年提出双电层模型。Helmholtz认为电荷是均匀分布在电极和电解液界面的两端，如图3所示。其双电层的表面电容由式（1）计算

C=ε

（1）

d

式中， 为溶液介电常数；d为双电层的厚度。

由于电解液的导电性差，因而在电解液一侧的电荷不可能是均匀分布的。根据该模型计算得到的电容值偏大。但该模型用直观简单的方式表明了超级电容器的储能原理，是超级电容器经典的物理模型。

图3Helmholtz 双电层模型

3.1.2 Gouy和Chapman 双电层模型

由于双电层模型的电容依赖于其端电压的变化，为描述这种关系Gouy于1910年提出了溶液侧电荷分散分布的模型，Chapman于1913年对该模型进行了详细的数学分析。该模型考虑了电荷在电解液一侧的空间分布情况，该层也称为扩散层。其模型结构图如图4所示。该模型的双电层电容由式（2）计算

C=z2qn0ε

u T c?zψ0

2u T

(2)

式中，z是电解液离子化合价；q是元电荷；u T是温度T下的热电势；n0是热平衡时的离子浓度；ψ0是表面电位。

根据该模型计算出的电容值仍比实际值偏大，其原因在于该模型将离子假设成点电荷，即可以无限接近电极电解液界面。

图4Gouy和Chapman 双电层模型

3.1.3 Stern和Grahame双电层模型

1924年，Stern 在Gouy和Chapman 双电层模型的基础上提出了改进模型，其结构图如图5所示。Stern 认为整个电极与溶液界面的双电层由紧密层和扩散层两部分构成，在静电作用和粒子热运动的作用下，溶液中的离子电荷一部分吸附在电极表面，形成紧密双电层，即双电层电容可以看作是由紧密层电容和扩散层电容串联构成。Grahame 于1947 年进一步建立了金属 溶液界面模型，他将紧密层又细分为内Helmholtz层和外Helmholtz层两层。该模型的双电层电容由式（3）计算

1 C =1

C c

+1

C d

(3)

式中，C c是紧密层电容；C d是扩散层电容。

以上三种超级电容器双电层模型的作用主要是计算双电层电容值，这类模型不能反映超级

电容器充放电过程的动态过程，因此不适用于对超级电容器进行动态特性分析和系统仿真的应用场合。

图5Stern 双电层模型

3.2多孔电极传输线模型

超级电容器多孔电极和电解液构成的两相界面是空间分布的，因此超级电容器不能用一个电容器来描述，而需要用一个复杂的电阻和非线性电容构成的网络来描述超级电容器多孔电极。传输线模型[5]模拟分布的双电层电容和电阻，其中每个孔可以等效成多个电容电阻分支的并联。结合超级电容器的实际物理结构可以建立其多孔电极传输线模型，如图6所示。该模型将超级电容器的两个多孔电极用两个传输线模型描述，正负电极之间由隔膜电阻连接。该模型准确地描述了超级电容器的物理结构和工作原理,但是模型中的参数繁多,参数值的计算非常复杂，数学表达式繁冗,不方便实际应用，一般只用于理论分析。

图6多孔电极传输线模型

3.3等效电路模型

这类模型是实际应用最多的模型，其利用基本电路元件（电阻、电容和电感）来模拟超

级电容器的工作特性，方法简单直观，便于分析计算及模型仿真。超级电容器的等效电路模

型主要有经典等效电路模型，梯形电路模型以及多分支RC参数模型。

3.3.1经典等效电路模型

超级电容器的经典等效电路模型[6]如图7所示，其中ESR是等效串联电阻，EPR是等效并联电阻，C是理想电容,该模型是超级电容器充放电过程的一阶近似。在快速充放电和大功率应用场合，经典等效电路模型的精度较高。该模型具有模型结构简单，参数辨识容易等优点，在实际储能系统设计和分析中应用最多。但是在长时间充放电和静置的情况下，模型仿真精度不高。

图7超级电容器经典等效电路模型

3.3.2梯形电路模型

超级电容器梯形电路模型[7]如图8所示。该模型采用RC网络的形式模拟超级电容器的分布参数特性，模型参数通过阻抗谱分析确定。该模型在比较宽的频率范围内可以有比较高的拟合精度，其本质是对超级电容器的充放电曲线进行高次拟合，拟合的阶次可根据模型精度要求确定。阶次越高，模型精度越高，但相应的模型参数也越多，参数辨识会很复杂。文献[18]针对这类模型提出了根据超级电容器实际工作的频率范围进行模型降阶处理的方法。根据该理论，如果超级电容器工作在低频场合，那么3阶模型就可以满足建模的精度要求。

图8超级电容器梯形电路模型

3.3.3多分支RC参数模型

多分支RC模型[8]的形式与梯形电路模型的形式相似，与梯形电路模型不同的是，该模型的每超级电容器储能特性1分支有不同的时间常数，即在充放电过程的不同时间段，每个分支单独起作用。如2分支模型是由快速充放电分支和慢速充放电分支组成，其模型结构图如图9所示。图中R1代表等效串联内阻；C1代表快速分支，主要描述超级电容在充放电时的外特性，且C1为可变电容器，考虑了电容和电压的依赖关系；R2和C2构成慢速分支，用来描述充放电结束后超级电容器内部电荷重分配现象。此类模型分支数可以随仿真精度的提高而增加。考虑到模型复杂度和仿真精度的矛盾，一般也采用3分支模型。该模型的优点是考虑了电容和电压的依赖关系，比较好的描述了超级电容器内部电荷充分配的过程，但是模型的缺点也很明显，主要是每一分支的时间常数确定具有随意性，过分依赖于超级电容器

的使用工况和操作者的实际经验[9]，而且其建模思路是每个分支所起的作用绝对独立，这一假设与实际情况也不相符。

图9超级电容器二分支RC模型

由于超级电容器工作场合通常是低频，且高频时的电感参数值很小（通常为纳亨级），因此，以上介绍的三种等效电路模型均没有电感元件。完整的等效电路模型需再串联一个电感。

3.4超级电容器频域模型

超级电容器的频域模型[10,11]是对超级电容器的频谱特性进行分析并建立其多孔阻抗特性随频率变化的模型，实验手段主要是采用阻抗谱分析方法。典型的超级电容器频谱特性的奈奎斯特图如图10a所示。由该图可以看出在低频段，谱图近似为一条垂线，即低频特性可以用一个理想电容等效；在中频段，谱图近似为一条45°的斜线，其反映了超级电容器多孔电极的复阻抗特性，在与实轴相交的地方可以用一个纯电阻来等效，在高频时，超级电容器会表现出电感特性。根据以上分析可知，超级电容器的频域模型可由图10b表示。该模型由三部分组成，其中电感L主要模拟超级电容器高频段的特性，其数量级一般为纳亨，通常可以忽略；R i代表串联电阻，Z代表多孔电极的复阻抗特性。完整的频域模型数学表达式由（4）给出，其中R el和C dl是多孔电极结构决定的阻容参数。

cot?jωR el C dl(4)

Z=R i+jωL+R el

jωC dl

该模型在比较宽的频段内较精确地描述了超级电容器的频率响应特性，但是模型参数的获取需要专用的阻抗谱分析设备，且对应的数学表达式复杂，在时域仿真和动态特性分析计算时使用不便。

图10a超级电容器奈奎斯特图

图10b频域等效电路模型

3.5超级电容器智能模型

随着人工智能技术的不断发展，以神经网络和模糊逻辑为代表的处理不确定性和非线性问题的方法越来越多的应用于系统建模中。由于超级电容器在充放电过程中表现出非线性特性，因此采用智能建模方法可以建立出更能精确描述其行为特性的模型。其基本的建模思路是将超级电容器看成是一个黑箱，不考虑其内部的机理。将实际系统的输入作为神经网络的输入，实际系统的输出作为神经网络的输出，通过多组实际的输入输出数据对神经网络进行训练得到最终的神经网络模型。神经网络的最大优点是可以无限地逼近系统的非线性特性，从这点上说它是仿真超级电容器非线性特性的最佳模型。此外在激励的作用下，它的输出就是系统的动态响应，因此可以直接用于系统分析。

目前已有学者提出基于神经网络以及结合模糊逻辑方法建立的超级电容器模型[12,13]。但神经网络模型参数辨识复杂而且只适合应用在同一类型的超级电容器产品中，使用范围较窄，仍需要继续深入研究。此外，模型没有明确的物理意义，以及训练数据量要求大，训练工作的时间长。

4超级电容器储能特点

基于超级电容的储能原理，显然其储能过程是可逆的，可实现能量的快速释放，往往可以反复充放电至数十万次。且能够按照电容器外形、大小的不同，基于超级电容的建模分析，可以对其进行配置及装配成组，已达到许多特定应用，满足系统对功率、能量和电压的需求。超级电容的出现，填补了传统电容器和电池间的空白，弥补了二次电池低比功率、充放电慢、安全性和过充放电损坏及传统电容器的低容量等缺点。具体来说，超级电容器作为一种新型的储能元件，具有如下优点[1]：

（1）超高的容量。相同体积情况下，超级电容的容量可以比电解电容器大几千倍。

（2）高功率密度。超级电容器能在很短的时间内输出高达几百甚至几千安的电流，相比同体积的电池而言，其功率密度达10倍以上，对于短时间需要大功率输出的场合，超级电容器非常适合。

（3）循环寿命长，充放电效率高。由于超级电容器的充放电过程只有电荷的转移，属于物理过程，其间没有化学反应。这一特点使得超级电容器的放电循环次数达到10万次以上，且充放电速度是同体积蓄电池的100倍以上。

（4）可以承受短时间内的过电压，对过充、过放承受能力较强。

（5）免维护、高可靠性，报废后不产生环境污染。

因此，超级电容器储能模式是需要快速充放电、高可靠性和长循环寿命的应用的理想选择，可广泛应用于新能源发电，微电网系统控制及电网电能质量调节等。

5超级电容器在能源互联网中的功用

能源互联网是以电力系统为核心，以智能电网为基础，采用先进的信息和通信技术及电力电子技术等，最大限度地接入分布式可再生能源，以及促进电力网络、交通网络、天然气网络和信息网络的融合与协调巧制，实现能源的清洁、高效利用，实现能量流、物流和信息流的优化与协调运行。其主要内容有：①能源向可再生能源转换；②建筑物发电接入；⑤部发展储能技术；④利用互联网技术转变电网；⑤将交通流转化为电动、插电或燃料电池车辆。这种分布式发电，随机用电和网络互联的复杂网络一体化体系符合我国城乡的分布特点，因此能量互联网是我国电力系统发展的主要方向。能源互联网的发展给电网稳定性提出了新的要求。能源互联网的概念中，电能储能技术占有核心位置。新能源技术中，已经投入市场使用的发电技术主要有风力发电和太阳能发电。风力发电与太阳能发电对环境影响小，但是发电具有间歇性和随机性，发电功率受天气影响大。发电的不确定性会给电网带来冲击。电气化交通网络中交通工具的随机接入同样对电网造成冲击。实现可再生能源强随机性发电的调度，改善可再生能源接入背景下的电网电能质量，缓冲交通工具随机接入的冲击均需要应用电能储能技术。在这种背景下，电能储能技术的发展成为－种必然的趋势。规模化储能系统的应用可以促进能量互联网技术的发展，增加可巧生能源在电网构成中的比率，具有保护环境，提高电网稳定性，促进形成储能技术新兴市场，扩大新能源技术应用市场等形成新经济增长点的重大经济意义。

鉴于超级电容在储能上如第4节所述的优点，在超级电容储能基础上将会形成新一代的电网电能存储与电能质量调节设备。这种设备将起到改善电网电能质量，降低新能源发电随机性造成电网波动的作用。超级电容储能系统的研究开发与推广使用必将提高新能源在电网中应用的比例，减少火力发电在电网中的应用，具有降低污染、提高空气质量的积极社会意义，还具有带动电力电子技术与控制技术学科发展的积极作用。相关技术的研究开发与推广使用还具有促进储能与电能质量调节设备市场发展，促进新能源发电市场发展的重大经济意义。

5.1电网电能质量调节

大量含有电力电子装置的非线性负载接人电网而导致了电网谐波水平逐年升高的问题和由交直流电弧炉、电弧焊机、工业轧机、绞车、电力牵引机车等大容量冲击性负荷的启动引起的电压暂降问题等负荷电能质量问题越来越受到人们的重视。文献[14]提出了负荷质量调节器的概念，该调节器的主电路以并联型APF拓扑为基础，在直流母线上放置超级电容作为储能装置，并设计双管升降压斩波电路来控制超级电容，利用超级电容容量大充放电速

度快的特点调节器能够快速平抑负荷的波动功率或突变功率，从而改善负荷的品质，到达提高电能质量的效果。

为克服传统的统一电能质量调节器无法实现系统电源电压深度跌落和短时中断的补偿功能的缺点，文献[15]提出一种新型统一电能质量调节器，它加入了双向晶闸管、超级电容储能和双向DC-DC变换器模块，仿真和实验结果证实该方案可较全面、有效地解决电能质量问题。

5.2分布式新能源发电

随着越来越多的分布式能源接入电网，分布式能源如风电、光伏等的发电功率具有的随机性和波动性势必会给电网运行、调度、控制等方面带来负面的影响。为此，储能技术的发展成为解决此问题的有效手段。特别地，超级电容因其具有能在短时间内提供大功率的优点，使得其在作为分布式能源发电系统上发挥出了优势。文献[16]介绍了一种基于超级电容储能的风电场功率调节系统，该系统的特点是在风电场输出母线配置PCS，并将超级电容器组成容量较大的电容器组作为储能装置并联于PCS直流侧。通过变流器的控制，超级电容可以抑制风电场的有功波动，同时能调节无功从而稳定并网电压，提高风电场的电能质量。文献[17]对超级电容和蓄电池的混合储能在独立式光伏系统中的应用进行了实验研究，结果表明，太阳电池在外界环境波动较大的情况下，混合系统的功率输出平稳，且蓄电池仍能稳定充电，提高了系统的利用率，减小了蓄电池的循环次数，提高了蓄电池的使用寿命。

5.3微电网与分布式储能

微电网又称作微网，是能源互联网的基本组成部分，一般由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置组成。微网是一个既可与外部电网并网运行，又可以孤立运行的自治系统。由于微网系统能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，是发展能源互联网的关键技术之一。然而，电源总供给功率和负荷往往难以时刻达到供需平衡，这就需要由储能系统通过吸收或释放能量以弥补系统能量的盈余或不足。利用储能设备一方面可以在离网及并网运行时稳定电压和调整频率，达到安全、可靠供电的目的；另一方面，在接入分布式电源和向负荷供给高质量的电能时能够平衡系统功率。因此，微网的正常运行离不开储能技术，尤其在电能的二次分配及可再生能源的利用领域[18]。

超级电容功率密度大、充放电速度快，在改善微网电能质量方面具有电池不可比拟的优势。方面, 超级电容器能够为微网“并网运行”和“孤岛运行”两种模式之间的切换提供短时供电，避免供电波动；另一方面，在输出功率变化较大的可再生能源的并网方面，超级电容器能够有效降低电网中的短时间(小于1min)功率扰动。除此之外，当微网中存在电梯、地铁站等大负荷站点时，超级电容器的加入也可以缓解其启动电流对电网的冲击。

文献[19]提出了应用于微电网的超级电容器储能系统,分析了其基本结构,建立适用的控制模型,并针对不同应用场合进行了仿真试验。仿真结果表明，超级电容器储能系统可以有

效地解决微电网的电能质量问题。

文献[20]为了解决微网中可再生能源的波动问题,以光伏发电、柴油发电机、蓄电池及超级电容器组成的微网为例，用频域方法分析了超级电容器在微网并网运行中的作用。基于给定的各分布式电源及其控制系统模型,从最大可控扰动频率、光伏发电最大准入容量以及全频段扰动抑制的角度,分析了超级电容器在微网运行中的作用。仿真和实证结果证明：超级电容器能提高微网中可控扰动频率，提高光伏发电准入容量，并对全频段扰动都有抑制作用。

此外，如果将超级电容器整合于传统的蓄电池(如铅酸电池)，还可以大幅提高蓄电池的使用寿命，有望广泛应用于未来的电网储能系统。例如传统的铅酸电池，在高倍率充放电时其寿命会发生大幅衰减，当将超级电容器整合于铅酸电池内部时，频繁的高倍率充放电电流主要由超级电容器提供，这样可以有效地延长铅酸蓄电池的使用寿命。

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能源互联网背景下综合智慧能源的发展

能源互联网背景下综合智慧能源的发展 行宇2016.09.18 什么是能源互联网？能源互联网可以理解为:“综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型 电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享”。能源互联网有三大内涵：从化石能源走向可再生能源；从集中式产能走向分布式产能；从封闭走向开放。这也意味着，未来能源行业的发、输、用、储及金融交易等环节都将会发生巨大变化。 实际上，能源互联网看似美好，但具体操作起来，从电网公司、发电企业、专门的调度机构等电力从业者，到国家发展改革委、国家能源局等监管部门，都会觉得很头疼。因为新的电力价值链需要新的技术，更需要新的体制以及商业模式来支撑，而这恰恰都是目前能源行业所缺乏的。 综合能源系统是能源互联网的重要物理载体，根据地理因素与能源发/输/配/用特性，综合能源系统分为跨区级、区域级和用户级。区域综合能源系统是探究不同能源内部运行机理、推广能源先进技术的前沿阵地，具有重要的研究意义；稳态分析是该领域研究的基础，是探究多能互补特性、能量优化调度、协同规划、安全管理等方面的核心所在。

综合智慧能源只做一件事情，就是用积极的方式开发建设全新的综合能源，运用互联网创新技术让综合能源系统拥有智慧。综合智慧能源以功能区为单元，对不同能源品种，提供一体化解决方案，实现横向“电热冷气水”多类能源互补，纵向“源网荷储用”多种供应环节的生产协同、管廊协同、需求协同以及生产和消费间的互动。 一、综合智慧能源解决的问题 《关于推进“互联网＋”智慧能源发展的指导意见》提出，“互联网＋”智慧能源（能源互联网）是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，推动能源市场开放和产业升级具有重要意义“。同时明确能源互联网建设的10大重点任务，一是推动建设智能化能源生产消费基础设施。二是加强多能协同综合能源网络建设。三是推动能源与信息通信基础设施深度融合。四是营造开放共享的能源互联网生态体系，培育售电商、综合能源运营商和第三方增值服务供应商等新型市场主体。五是发展储能和电动汽车应用新模式。六是发展智慧用能新模式。七是培育绿色能源灵活交易市场模式。八是发展能源大数据服务应用。九是推动能源互联网的关键技术攻关。十是建设国际领先的能源互联网标准体系。 作为区域综合能源系统的典型能源形式，源端与受端的能源多样化发展以及能源传输与设备的革新促使能源系统进一步耦合。简单的讲综合智慧能源=多类供能技术集成+分布式能源+互联网技术的创新。本

超级电容器在电动车上的应用

中心议题： 超级电容器基本原理 与传统电容器、电池的区别 解决方案： 超级电容器在刹车时再生能量回收 在启动和爬坡时快速提供大功率电流 现在，城市污染气体的排放中，汽车已占了70％以上，世界各国都在寻找汽车代用燃料。由于石油短缺日益严重人们都渐渐认识到开发新型汽车的重要性，即在使用石油和其它能源的同时尽量降低废气的排放。 超级电容器功率密度大，充放电时间短，大电流充放电特性好，寿命长，低温特性优于蓄电池，这些优异的性能使它在电动车上有很好的应用前景。 在城市市区运行的公交车，其运行线路在20公里以内，以超级电容为唯一能源的电动汽车，一次充电续驶里程可达20公里以上，在城市公交车将会有广阔的应用前景。 电动汽车属于新能源汽车，包括纯电动汽车，BEV）、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）三种类型。它集光、机、电、化各学科领域中的最新技术于一体，是汽车、电力拖动、功率电子、智能控制、化学电源、计算机、新能源和新材料等工程技术中最新成果的集成产物。电动汽车与传统汽车在外形上没有什么区别，它们之间的主要区别在于动力驱动系统。 电动汽车采用蓄电池组作储能动力源，给电机驱动系统提供电能，驱动电动机，推动车轮前进。虽然电动汽车的爬坡度、时速不及传统汽车，但在行驶过程中不排放污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，结构简单，使用维修方便，是一种新型交通工具，被誉为“明日之星”，受到世界各国的青睐。 超级电容器简介 超级电容器又称为电化学电容器，是20世纪年代末出现的一种新产品，电容量高达法拉级。以使用的电极材料来看，目前主要有3种类型：高比表面积碳材料超级电容器、金属氧化物超级电容器、导电聚合物超级电容器。 1基本原理 根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器，EDLC）和赝电容器（Pesudocapaeitor）。碳基材料超级电容器能量储存的机理主要是靠碳表面附近形成

全球能源互联网题库(含答案)

全球能源互联网知识测试 一、单选 1.全球清洁能源资源丰富，水能资源超过（）亿万千瓦，陆地风能资源超过（）亿千 瓦，太阳能资源超过（）亿千瓦。A A．100 1万100万 B. 100 100万1万 C. 100万100 1万 D. 1万100 100万 2.（）是实施“两个替代”的关键。D A．智能电网 B. 特高压电网 C. 可再生能源 D. 全球能源互联网 3.截止2013年，全球煤炭、石油、天然气剩余探明可采储量分别为8915亿吨、2382亿 吨和186万亿立方米，折合标准煤共计1.2万亿吨，全球煤炭、石油和天然气分别可开采（）年，（）年和（）年。D A．53 55 113 B. 55 53 113 C. 113 55 53 D. 113 53 55 4.目前,全球能源生产与消费结构目前仍以（）为主，清洁能源和电力比重增长较快； 由于能源分布不均衡，能源供需分离程度不断加深，全球能源贸易不断扩大。A A．化石能源 B. 可再生能源 C. 清洁能源 D. 分布式能源 5.（）是相对洁净的化石能源。世界天然气资源分布很不均匀。天然气资源主要集中在 中东、欧洲及欧亚大陆地区。B A．煤炭 B. 天然气 C. 石油 D. 风能 6.（）又称为天然气水合物，具有储量丰富、能量密度大、燃烧利用污染排放少等优点， 通常分布海洋大陆架外的陆坡、深海、深湖及永久冻土带上。中国已先后在南海、东海及青藏高原冻土带发现。页岩质地坚硬，具有孔隙度小、渗透率低等特点。目前全球只有美国等少数国家实现了大规模开发。A A．可燃冰 B. 石油 C. 天然气 D. 页岩气 7.目前，风电是全球增长速度最快的清洁能源发电品种之一，已经成为仅次于水电、核电

超级电容器前景及应用

超级电容器发展现状及发展前景分析 超级电容器研究国世界分布图 超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。实际上，超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷，虽然它的应用形式同电池不同，但在实际应用上却总被电池取代，此外还面临成本高、技术难度大的劣势。然而，超级电容器在技术上一旦取得突破，将可对新能源产业的发展产生极大的推动力。因此，尽管研发过程困难重重，但攻克它的意义却很重大。 超级电容器的尴尬现状 超级电容器从诞生到现在，已经历了三十多年的发展历程。目前，微型超级电容器在小型机械设备上得到广泛应用，例如电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施。而大尺寸的柱状超级电容器则多被用于汽车领域和自然能源采集上，并可预见在该两大领域的未来市场上，超级电容器有着巨大的发展潜力。

超级电容器“全家福” 使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度，这是超级电容器的四大显 著特点，这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。目前，超级电容器的主要研究国 为中、日、韩、法、德、加、美。从制造规模和技术水平来看，亚洲暂时领先。 然而，超级电容器的研发工作一直笼罩在电池(主要为镍氢电池、锂电池)的阴影之下。镍氢电池和锂电池的开发因为可以获得来自政府和大投资商的巨额资金支持，技术交流获 得极大推动，也更容易聚焦全世界的目光。相比之下，超级电容器却很难得到雄厚的资金 支持，技术的进步和发展也就受到很大程度地制约。另外，超级电容器成本高、能量密度 低的现状也与锂电池形成鲜明对比，这使它在很多领域备受冷落。 先驱EEStor公司勇于挑战却惨遭败北 尽管超级电容器已发展多年，但实际生产厂家的数量却少得可怜。一部分厂商面对超 级电容器技术上发育不完全的现状，不敢轻易投资，采取观望策略，期待市场能出现一个 涉足此领域并获得成功的例子。另外一部分厂商则坚信，只要超级电容器的生产成本实现 大幅下降，仅以当前它的快速充放电特性，就可实现快速普及。美国超级电容器生产商EEStor就属于后者。 上世纪90年代，美国超级电容器生产商EEStor为改变超级电容器的市场现状，曾用 好几年的时间将大量财力物力投向如何提高超级电容能量密度的研发上，期望能通过自身

2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析

2016年国内外超级电容行发展现状及未来趋势分析 一、超级电容的定义 超级电容又名电化学电容器，双电层电容器是通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。 二、超级电容有哪些特点 （1）充电速度快，充电几秒-几分钟就可充满； （2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1-50万次，远高于充电电池的充放电使用寿命； （3）功率密度高，可以快速存储释放电荷，可达300W/KG-5000W/KG，相当于电池电量的5-10倍； （4）大电流放电能力强，能量转换效率高，循环过程能量损失小，循环效率≥90%； （5）贮存寿命长，因为充电过程没有化学反应，电极材料相对稳定； （6）低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃，随着温度的降低，锂电池放电性能显著下降；（7）可靠性高。 缺点：成本高，功率密度较高，能量密度低。 法拉（farad），简称“法”，符号是F 1法拉是电容存储1库仑电量时，两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V 1库仑是1A电流在1s内输运的电量，即1C=1A·S。 1法拉=1安培·秒/伏特 一个12伏14安时的电瓶放电量=14×3600×1/12=4200法拉（F），图中一个30000F的超级电容的电量相当于7个12伏14安时的电瓶放电量，够大吧。 三、超级电容的种类 按储存电能的机理，超级电容器可分为以下2种：包括双电层电容器和赝电容器。 四、超级电容的用途 超级电容可以广泛应用于辅助峰值功率、备用电源、存储再生能量、替代电源等不同的应用场景，在工业控制、风光发电、交通工具、智能三表、电动工具、军工等领域具有非常广阔的发展前景，特别是在部分应用领域具有非常大的性能优势。 1、电子设备最早应用：例如我们电脑的内存系统、照相机的闪光灯，音响设备后备存储电源。 2、汽车工业中：插电式混合动力汽车中超级电容主要和电池相配合形成智能启停控制系统。（1）超级电容可以迅速高效地吸收电动汽车制动产生的再生动能； （2）加速和爬坡时超级电容为智能启停控制系统电机提供电能，延长了电池的使用寿命。 3、大尺寸超级电容器可用在火车和地铁的刹车制动系统上，可以节省30%的能量。 4、超级电容轻轨列车 超级电容轻轨列车是一种新型电力机车。2012年8月10日，世界第一列超级电容轻轨列车在湖南省株洲市下线。这种新型电力机车最多能运载320人，不再需要沿途架设高压线，停站30秒钟就能快速充满电。列车充电后能高速驶向相距2公里左右的另一个站点，再上下客并充电，如此周而复始。 5、全球首创超级电容储能式现代电车

能源互联网发展趋势及展望

能源互联网发展趋势及展望 一、导论 能源互联网是互联网技术、能源技术与现代电力系统的结合，是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。因此如果以开放、互联、对等、分享的原则对电力系统网络进行重构，可以提高电网安全性和电力生产的效率，使得能源互联网内可以跟互联网一样信息分享无比便捷。在能源互联网提出来前，智能电网概念已经得到业内认可，智能电网的理论都已经非常成熟，从手段、理念到目标都非常清晰。正因如此，去年国家发改委和能源局出台了智能电网的有关指导性文件。 在智能电网的基础上，让互联网和智能电网深度融合，才会走向能源互联网。能源互联网不能简单认为是能源修饰互联网。如果简单从字面理解，能源互联网更多指向二次能源甚至新能源的互联网，这不全面。能源互联网应该是让包括新能源、非化石能源在内的更多的创新性能源技术，在互联网背景下的信息时代，整合得更坚实有力。能源互联网是互联网理念在能源领域的应用，但其并非能源与互联网的简单相加，而是一种新型的信息与能源深度融合的“广域网”，它以现有的大电网作为“主干网”，并以微网和分布式能源等能量自治单元为“局域网”，构建开放、互联、对等和分享的信息与能源一体化架构，以真正实现能量的按需分配与动态平衡使用，最大限度地灵活接入分布式可再生能源。通过信息化和智能化，智能电网力图在一定程度上解决电力系统自身的问题，提高设备的利用率、安全可靠性、电能质量等等，而能源互联网的基本出发点则是要解决未来大规模分布式能源和可再生能源与用户之间的开放互联问题，互联式的电网是最可行的方式。因此，能源互联网的核心在于能量的交换，信息通信控制是为了更好地支撑，信息物理融合在能源互联网中也非常重要。 形象地说，其实未来能源互联网的场景也很容易理解，就是源的极端动态（如间歇性的可再生能源达到50%以上）、负载动态加上个性化需求（如电能质量等），那么应如何构建能源互联网？能源互联网在一定程度上可以借鉴互联网的理念和技术，实现能量的交换。事实上，互联网从一开始面对的就是这样的需求——信息随时要求开放的接入（“源”是动态且开放的）、用户要求随时随地获取信息（“用”是动态且内容不断变化的），而且互联网需求的增长也非常迅速，应该说互联网架构演进到今天，虽然还存在很多问题，但基本上满足了这样的需求。 二、用户端 能源互联网，首先用户端就要联上网。“智能电表”的概念应运而生。智能电表是什么？智能电表是智能电网的智能终端和数据入口，为了适应智能电网，智能电表具有双向多种费率计量、用户端实时控制、多种数据传输模式、智能交互等多种应用功能。智能电表在智能电网数据资源整合中扮演着重要角色。在国家的“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流等十大领域重点部署，其中智能电网总投资预计达2万亿元，位居首位。2015年8月，发改委7个物联网立项中首个验收工程“国家智能电网管理物联网应用示范工程”验收成功。之后国家能源局印发的《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》提出“推进用电信息采集全覆盖”、“2020年，智能电表覆盖率达到90%”以及“以智能电表为载体，建设智能

能源互联网的关键技术有哪些

能源互联网的关键技术有哪些？ 2015-11-05 能源互联网关键技术是包括新能源发电技术、大容量远距离输电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、先进信息技术、需求响应技术、微能源网技术，也包括关键装备技术和标准化技术。其中先进电力电子技术、先进信息技术是关键技术中的共性技术。 新能源发电技术 能源互联网关键技术是指可再生能源的生产、转换、输送、利用、服务环节中的核心技术，包括新能源发电技术、大容量远距离输电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、先进信息技术、需求响应技术、微能源网技术，也包括关键装备技术和标准化技术。其中先进电力电子技术、先进信息技术是关键技术中的共性技术。 新能源不仅包括风能、太阳能和生物质能等传统可再生能源，还包括页岩气和小堆核电等新型能源或资源。新能源发电技术包括各种高效发电技术、运行控制技术、能量转换技术等。 在新能源发电技术方面，研究规模光伏发电技术和太阳能集热发电技术、变速恒频风力发电系统的商业化开发，微型燃气轮机分布式电源技术，以及燃料电池功率调节技术、谐波抑制技术、高精度新能源发电预测技术、新能源电力系统保护技术；研究动力与能源转换设备、资源深度利用技术、智能控制与群控优化技术和综合优化技术。 大容量远距离输电技术 大容量远距离输电是我国及世界能源革命的基础技术，是解决大型能源基地可再生能源发电外送的支撑手段。我国可以发展建设以特高压骨干网为基础，利用高压直流互联可再生能源基地，实现覆盖全国范围的交直流混合超级电网，提高我国供电的灵活性、互补性、安全性与可靠性。大容量远距离输电技术包括：灵活可控的多端直流输电技术、柔性直流输电技术、直流电网技术、海底电缆技术、运行控制技术等。直流电网技术是解决我国能源资源分布不均带来的电能大容量远距离传输问题、大规模陆上及海上新能源消纳及广域并网问题、以及区域交流电网互联带来的安全稳定运行问题有效的技术手段之一。 先进电力电子技术 先进电力电子技术包括高电压、大容量或小容量、低损耗电力电子器件技术、控制技术及新型装备技术。以SiC、GaN为代表的宽禁带半导体材料的发

5G技术及其在能源互联网中应用

5G技术及其在能源互联网中应用 亓峰 北京邮电大学 2019.11

主要内容 ?5G技术内涵及发展 ?能源互联网通信需求 ?5G与能源互联网融合模式

4G IMT-Advanced Likely OFDMA Based Technology GSM GPRS WCDMA R99 EDGE E-EDGE HSDPA/R5HSUPA/R6 MBMS TD-SCDMA R4 HSPA MC-HSPA MBMS CDMA CDMA 2000 CDMA 2000 1X-ED-DO EV-DO Rev. A EV-DO Rev. B UMB 802.16d 802.16e 802.16m LTE/R8 TDD FDD HSPA+/R7 LTE-A/R9 HSPA+/R8（阶段B ） HSPA+/R8（阶段C/D ） 2G 2.5G 2.75G 3G 3.5G 3.75G 3.9G 4G 5G 5G IMT-2020 NR OFDMA NOMA 3GPP 3GPP2 IEEE

IEEE 个域网WPAN 局域网WLAN 城域网WMAN 广域网WWAN RFID UWB(100-500Mb/s) Zigbee(0.02-0.25Mb/s)Bluetooth(<1Mb/s)(IEEE802.15) WiFi(1/2/5/11/54Mb/s) (IEEE802.11)WiMax(15/28/75Mb/s) (IEEE802.16) MBWA(5Mb/s)(IEEE802.20) 1m 10-100m 100-300m 5-50Km N*(1-5Km)/单基站

超级电容器的发展与应用

常州信息职业技术学院 学生毕业设计（论文）报告 系别：电子与电气工程学院 专业：微电子技术 班号：微电071 学生姓名：徐天云 学生学号：0706033131 设计（论文）题目：超级电容器的发展与应用指导教师：刘民建 设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2009.7.1—2009.8.20

毕业设计（论文）任务书 专业微电子信技术班级微电071姓名徐天云 一、课题名称：超级电容器的发展与应用 二、主要技术指标：额定容量、额定电压、额定电流、最大存储能量、能量密度、功率密度、使用寿命、循环寿命、等效串联电阻、漏电流等技术指标 三、工作内容和要求：本文先从普通电容器入手，进而引出超级电容器的产生。从而以此为基础，阐释了超级电容器的构造、定义、以及工作原理。接着从超级电容器的性能技术介绍其使用特点和注意事项，然后又介绍了超级电容器的发展与现状以及其在生产生活中的应用。最后还进行其以后发展的广阔前景。 四、主要参考文献：[1]夏熙、刘洪涛，一种正在发展的储能装置—超电容器（2）[J]电池工业，2004，9（4）：181-188； [2]钟海云，李荐，戴艳阳，等，新型能源器件—超级电容器研究发展最新动态[J]电源技术，2004，25（5）：367-370； [3]薛洪发，超大容器器在铁路运输生产中的应用[J]中国铁路2000（5）：52.。 学生（签名）2009年6 月26 日 指导教师（签名）2009年6 月26 日 教研室主任（签名）2009年6 月27 日 系主任（签名）2009年6 月28 日

毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 一、选题的背景和意义： 超级电容器发展始于20世纪60年代，起先被认为是一种低功率、低能量、长使用寿命的器件。但到了20世纪90年代，由于混合电动汽车的兴起，超级电容器才受到广泛的关注并迅速发展起来。现今，大功率的超级电容器被视为一种大功率物理二次电源，各发达国家都把对超级电容器的研究列为国家重点战略研究项目。目前，超级电容器在电力系统中的应用越来越受到关注。此外，超级电容器还活跃在电动汽车、消费类电子电源、军事、工业等高峰值功率场合。 二、课题研究的主要内容： 主要介绍了超级电容器的构造、定义以及其工作原理，还阐释了超级电容器的特点和使用注意事项，以及超级电容器的发展与现状。最后介绍了超级电容器在生产生活中的应用。 三、主要研究（设计）方法论述： 通过查阅书籍了解超级电容器的基本概念等信息，结合以前所学的电子专业知识认真研究课题。借助强大的网络功能，借鉴前人的研究成果更好的帮助自己更好地理解所需掌握的内容。通过与老师与同学的讨论研究，及时地发现问题反复地检查修改最终完成

能源互联网整体解决方案

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Contents 目录 能源互联网整体解决方案 .... ■ ? ?■????? 3. 大数据在能源互联网中应用 1. 2. 能源互联网的内涵与定位

能源互联网的内涵与定位:

1.能源互联网的基本特征 ?实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协 调； ?实现电力霁求侧管理进一步扩大化成为全能源领域的"综合用能管理〃 糊见劇 宏观特征 能里 交易 横向多源互补 互补化 自由化 ?横向多源互补"指电力系统、煤炭.石油萦统、供热系统、天然气供应 系统等多种能源资源系统之间的互补协调,突出强调各类能源之间的 〃可替代性/互补性〃 扁平化 支撑 纵向源■网?荷?储协调 透明化

2能源互联网的层次划分 /能源互联网利用ICT 技术实现各类能量单元的 协调运行 /未来能源互联网的建设应该是以电力系统为核 心的 型能源的综合优化。以智能电网为主要技术支 撑的电力互联网将会成为能源互联网的资源配 置中心和枢纽 /能源互联网的发展趋势一定是在当前智能电网 或者电力互联网的基础上，向综合能源系统以 及综合能源交易的方向发展，实现各类型能源 网络的互联互通和资源的整体优化配置 发展层次 发展趋势 /能源互联网绝不是单纯的电力互联网，应该是 多类型能源网络的高度耦合，能够实现不同类 能源互联 智慧城市 网智 多能源耦合的区 域能源互联网

2能源互联网的层次划分 物理以及信息网络支撑看分散化的能源交易，信 息流和能量流影响能源互联网中能量价值。商业 模 式的创新，赋予能源互联网在市场层面开放兼 容的体系 架构，使得能源互联网在物理层面所具 有的开放兼容的 特性能够在价值层面有所反映 能够充分反映能源网络运行的物理和信息过程, 体现两者融合机理和相互作用机制。CPS 系统 构建能够使信息流逐步引导控制能量流,利用 能源大数据,更好地发挥能源互联网中的系统 信息价值 对区域内不同规模的电力、燃料以及供热系统等能 源网络从规划和运行两个层面进行优化。形成一个 洲际的多能源互联系统,为终端用户提供不同类型 的能源服务”推动能源系统与经济社会中其他系统 的整合 信息物理系统（CPS W 运营机制与商业模式 综合能源系统 能源互联网基本架构 价值流

超级电容器的主要应用领域

超级电容器的主要应用领域 超级电容器发展展望： 超级电容器也叫做电化学电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，比容量为传统电容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/kg，循环寿命大于100000次，可储蓄的能量比传统电容要高得多，并且充电快速。由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。而且超级电容器对环境无污染，可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量储蓄装置。当高能量电池和燃料电池与超级电容器技术相结合时，可实现高比功率、高比能量特性和长的工作寿命。近年来，由于超级电容器在新能源领域所表现出的朝阳产业趋势，许多发达国家都已经把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目，超级电容器的国内外市场正呈现出前所未有的蓬勃景象。 依照美国国家能源局的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元（见下图1），其中，在电动汽车/新能源汽车领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元,在消费电子领域的市场规模有望在2013年达到30亿美元,在工业(风力发电、轨道交通、重型机械等)领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元。

根据中商情报预测，截至2014年，我国超容产业的增长率都在30%以上。 超级电容器的主要应用领域： 1.超级电容器在太阳能能源系统中的应用 太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电，其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。 自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来，世界上就便开始了太阳能光伏发电的应

超级电容器展现状及前景分析

超级电容器发展现状及前景分析 一、超级电容器的概念 超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器。 超级电容器基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5mm以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。 超级电容器实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量0.5-1000F（法），工们电压12-400V，最大放电电流400-2000A。 超级电容器的性能特点： ①．具有法拉级的超大电容量； ②．比脉冲功率比蓄电池高近十倍； ③．充放电循环寿命在十万次以上； ④．能在-40℃-70℃的环境温度中正常使用； ⑤．有超强的荷电保持能力，漏电源非常小； ⑥．充电迅速，使用便捷； ⑦．无污染，真正免维护。 二、超级电容器行业市场分析 超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型，三者在容量上大致归类为小于5F、5F~200F、大于200F，它们由于其特点的不同，运用领域也有所差异。 钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中；而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件；另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。这三种超级电容器在全球和国内的生产规模情况分别见表1和表2 所示。

中国能源互联网之路 白皮书

互联网之路”白皮书 图1 《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》指出，着力优化能源结构，坚持发展非化石能源与化石能源高效清洁利用并举，要大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生 能源和核电消费比重，到2020年，非化石能 源将占一次能源消费比重达到15%，到2020 年，风电装机达到2亿千瓦。 图2

图3（3）互联网时代不可逆，互联网对传统行业的改造是不可逆转的 图4 二、能源互联网是什么？ 能源互联网在于构造一种能源体系使得能源能像Internet中的信息一样，任何合法 主体都能够自由地接入和分享。从控制角度 看，在于通过信息和能源融合，实现信息主 导、精准控制的能源体系。 图5 图6

图7 能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的 “物联基础”。智能发电、用电、储电设 备，最终都将接入网络，借助信息流，形 成自我对话。 （1）能源互联网关键结构和层次图8 （2）能源互联网典型构架 图9

图10（3）现在的电力系统：自顶向下的树状结构 图11 图12

图13 一的吗？ 目前存在三种观点。 1）侧重信息互联网：借助互联网收集信息，分析决策后指导能源网络的运行调度，信息网络可以认为是能源网络的支撑决策网络，其本质与当前的智能电网类似，以欧洲的e-energy为典型代表。 2）侧重能源网络结构：借助互联网开放对等的理念和体系架构，形成包括骨干网（大电网），局域网（微网）及其连接网络的新型能源网，采用自制或中心控制的方法实现能源的供给平衡，其实质为分布式能源 网络，以美国的freedm为典型代表。 3）革命性能源互联网：互联网技术和 能源网络的深度融合，结构上难以分能源网 络和信息网络；在运行模式上采用区域自治 和骨干管控相结合的方式，能源和信息的双 向通信，信息流支撑能源调度，能源流引导 用户决策，最大限度地利用可再生能源，以 日本的数字电网、电力路由器为代表。 能源互联网与智能电网最大的区别 是，能源互联网最终要走向消费端，例如智 能家庭、智慧社区、电动汽车、家庭能源管 理等，这是智能电网并不涉及的领域。走入 消费端的能源互联网将具备更大的想象空间 和创新的商业模式。 能源互联网不是封闭的“生产-消费” 体系，需要同其他系统融合，成为“泛在 网”的一部分，共同进化。这也给予其他行 业的企业参与甚至主导能源互联网的机会。 三、能源互联网怎么干？ 图15 （1）能源互联网：发电 图16

能源互联网技术实现路径及实践的分析

能源互联网技术实现路径及实践的分析本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 在互联网高度发达的今天，信息对个人与公司的决策选择、国家的政策制定均产生影响。信息经济学是运用信息科学和经济学的方法从信息和经济的各个方面研究信息经济的基本理论、发展规律、运行机制和运作方法的一门学科，其主要研究的重点之一是信息对经济的影响。信息经济学认为，市场信息的透明是建立完全竞争市场的基础，市场信息流通越充分，资源将越趋近于最优化配置。 互联网正是一种快捷的传递信息的手段，有助于降低和消除信息的不对称。2015 年国务院发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，希望进一步激发互联网与各领域的融合发展，促进中国经济提质增效升级。由于信息的不对称会产生交易成本，互联网可以提高信息的传播速度和传播量，降低信息不对称，从而降低交易成本，实现信息经济学中的帕累托最优，继而达到市场在资源配置中起决定性作用的目标。目前，在我们身边成功运用互联网改造行业发展业态的案例比比皆是，例如阿里巴巴、京东、滴滴等，其成

功的核心均是利用互联网打造平台战略，通过互联网零边际成本、规模效应的特点，培育客户消费习惯，提高客户对公司产品及服务的需求粘度，降低中间成本和交易成本。 能源是人类活动的物质基础。尽管能源的形式多种多样，但是，经济性始终是能源的首要特征。我国正处于工业化发展阶段，能源需求巨大，而社会、经济的可持续发展对我国能源行业的发展提出了新的要求。鉴于互联网的突出优势和在经济社会各领域的成功实践，互联网与能源的结合也逐渐成为传统能源行业自我改造及转型升级的必然选择。 1 能源互联网的发展历程 能源互联网的提出经历过几个阶段。自20 世纪以来，信息和通信技术领域的大量变革创新，为能源领域的进一步提升和发展提供了技术支持。在各种技术的推动下，能源领域先后出现了智能电网，综合能源系统与多能源系统以及能源互联网。目前较为主流的看法有三种能源互联网模式。 以分布式可再生能源为中心的能源互联网 美国学者里夫金先后在其著作《第三次工业革命》中提到的能源互联网，以可再生能源为主要一次能源，产销一体成为能源生产与消费主要形式，由于可再生

国内主要生产超级电容器的厂家

第一节上海奥威科技开发有限公司 一、企业概况 上海奥威科技开发有限公司的主要产品是纽扣型和卷绕型超级电容器。发展策略：1、扩大自动化生产量并新建一个新生产基地用于大型生产。2、与高校合作开发原材料，发展优势产品性能稳定性好特别针对智能和多功能电能仪表。其产品用于各种车辆、内燃机的启动，以及轻型车、电动公交车的牵引和其它领域，是国内公交车用超级电容器领域的佼佼者，所生产的超级电容器公交车已经用于世博会。 二、产品系列 1．无机超级电容UCE系列：UCE15V50000 UCE15V80000A UCA系列：无机超级电容单体2．有机超级电容UCR系列：UCR27V320有机卷绕型UCR27V3500有机卷绕型 第二节北京合众汇能科技 一、企业概况 北京合众汇能科技有限公司是一家从事先进能源技术和产品的研发、生产与销售的高科技企业，主要开发与生产HCC系列有机高电压型双电层超级电容器。产品广泛应用于电动/混合动力汽车、大功率短时功能电源、太阳能储能、风力发电机变浆系统/ 储能缓冲系统、智能电表、电动自行车、电动玩具等领域。二、产品系列HCAP-M 15R 117 HCAP-M 15R 607 HCAP-M 30R 307 HCAP-M 30R 257 HCAP-M 30R 226 HCAP-M 30R 106 HCAP-M 30R 206 HCAP-M 30R 266 HCAP-M 60R 126 HCAP-M 125R 805 HCAP-M 250R 405 HCAP-M 600R 146 第三节北京集星联合电子科技 一、企业概况 北京集星联合电子科技有限公司的主要产品——集星系列超级电容器。提供电压从2.7~400V，容量从20.1~10000F的各种类型超级电容器，还可根据用户需求定做其它各型超级电容器及其大功率系统。发展策略是1、增加纽扣型产品，大型产品也是重点。2、提供产品的耐压性。发展优势：基板、电解液材料等 主要原材料均自主研发和生产，成本低且可控。二、产品系列超级电容 法拉电容超级电容器大容量电容器大功率电容器 第四节哈尔滨巨容新能源 一、企业概况 哈尔滨巨容新能源有限公司自主研究、开发、生产的国家专利产品―超级电容器及配套系列产品。该产品具有充电速度快、使用寿命长、比功率高、耐低温、节能环保等特点。产品广泛应用于港口起重设备电动车的牵引电源，汽车的启动电源，电动工具，安全气囊，电磁开关电源，功率补偿系统， UPS电源，电力峰谷平衡，风力发电机的能量储存装置。二、产品系列VCT超级电容系列 VCS超级电容系列 VCH超级电容系列ECT超级电容系列配套产品系列 第五节锦州凯美能源 一、企业概况 国内专业生产超级电容器的高新技术企业。生产卷绕型2.5V/2.7V系列、组合型5.0V/5.5V 系列、叠片型5.5V系列，以及大容量10V,20V,50V,100V,200V,300V,400V系列法拉电容模组、模块系列产品等。一百多个规格型号超级电容器的能力。发展策略：重点发展卷绕型。发展优势：产能充足。

未来5年中国能源互联网平台建设进程分析

未来5年中国能源互联网平台建设进程分析 一、能源互联网气势正雄 互联网技术正在颠覆人类的生产生活方式，其融入能源产业使能源信息数据化成为趋势，将能量能源的生产、存储、使用等众多节点联结起来，实现信息、能量、能源三者之间双向流动，达到信息网、能量网、能源网的“三网合一”，激发出能源产业更巨大的创新力和生产力。“互联网+”为能源革命提供了机遇，2017年国家能源局公布了首批56个“互联网+”智慧能源示范项目，标志着我国能源互联网进入“实操”阶段，顺应转向智慧社会的要求，实现能源生活从“智能”到“智慧”的飞跃。 图表2017能源互联网智慧平台排行榜 资料来源：2017《互联网周刊》&eNet研究院选择排行 能源相关企业秉承互联网思维，纷纷推出企业自身擅长领域的智慧能源解决方案，打造智慧平台。能源互联网智慧平台建设的根本在于解决目前企业面临的能量转换、能源储存、新能源应用等实际难题，而攻坚也将是个长期的工程。特变电工专注于光伏、风电、电力电子、能源互联网等领域，凭借多年的光伏电站建设及运维经验，推出特变电工智慧eCloud平台，为水面光伏电站提供全方位的智能化运维，实现水面光伏电站集团化、全生态链和全生命周期的运维管理。 能源互联网以现有电网为基础，利用新型清洁能源、互联网技术等，通过能源调节系统，将多种资源优势互补；结合微网技术，实现储能与多级分布式开放系统；基于云计算、物联网、空间监测等技术，分析整合城市内能源关键信息，对能源需求做到智能回应，促进价值共享，突破行业发展瓶颈，提高能源利用率，实现真正的能源资源共享，这也是能源互联网智慧平台所要努力的目标。国家电网开创国内首个大 中投顾问·让投资更安全经营更稳健

能源互联网的关键技术

能源互联网的关键技术 要真正实现能源的互联互通，涉及到众多的技术应用。与传统电网不同，能源互联网是由多个微电网互联而成。每个微电网内部又包括发电（各种形式的发电）、储能、用户、输配电以及并网系统。因此，能源互联网涉及的技术要比传统电网的面更为宽广。例如，能源转化、能源的收集、电网与互联网融合、能源存储等诸多方面。为了方便起见，我们分为智能微电网和广域的能源互联网两部分介绍相关技术。 一、智能微电网的关键技术 作为能源互联网的细胞，大量微电网的建设和运营是能源互联网存在的基础。而微电网中的许多关键技术与现有的电网技术也大不相同。 （一）各类新能源发电设备 能够作为微电网的电源的其它可再生能源有如下几种： 光伏发电，风力发电，小型水力电站，生物质能电站（主要是沼气发电，可与垃圾处理、有机肥的生产相结合），采用天然气的微型燃气轮机。 上述各种形式的新能源技术现在基本成熟，但在如何提高能源的转换效率方面还有许多可以改进的地方。 （二）储能技术 微电网的储能系统要满足以下三种情况的要求：1）在电源或电网事故情况下，储能系统能够迅速替代电源；2）在微网内大型负荷启动时，由于电流往往数倍于运行电流，需要储能系统提供瞬时大电流；3）在光伏以及其它电网发电不足时，起到为微网内负荷供电的功能。 目前，较为成熟的储能技术是铅酸蓄电池，但有寿命短和铅污染的问题。能够适用于智能光伏微电网的新型储能系统有如下几种：钒流体电池，飞轮储能，超级电容。这几种新型储能系统各有优缺点，随着产业化程度的不断成熟，相信产品的质量、性能、稳定性均将有大幅提高，成本也可以大幅度下降。 （三）微网控制技术 与传统电网不同，智能微电网的网内有多个电源和多处负荷。负载的变化、电源的波动，都需要通过储能系统或外部电网进行调节。这些电源的调节、切换和控

超级电容器应用领域

超级电容器简介https://www.sodocs.net/doc/a07256386.html, 超级电容器是一种介于电池和普通电容之间的、专门用于储能的特种电容器。具有容量大、功率密度高、循环寿命长等优点,是一种理想的高稳定性、大功率二次电源。超级电容器原理图 特点：双电层储能，物理变化，无化学反应 特性与优势 低内阻，高功率 免维护（500000次循环充放电，10年使用寿命） 定制各类尺寸单体及模组 定制各类耐高温、耐高压、超低内阻、超低自放电、超长寿命的单体 提供完整的系统解决方案 应用类型

●脉冲电源https://www.sodocs.net/doc/a07256386.html, ●备用电源 ●主电源 ●内存备份电源 应用领域 ●工业 ●消费类电子产品 ●医疗 ●交通运输 ●军事 项目优势 超级电容器应用 在有记忆储存功能的电子产品中做后备电源，数据保护和备份，保持时间，适用于带CPU的 玩具、手电筒、洁具、自行车尾灯、音响、助听器、礼花、充电器、DVD机、收音机、冰箱、空调、背投和液晶电视、洗碗机、鱼漂、消毒柜、电子门锁、热水器、燃气灶、电饭煲、熨衣架、待机转嫁器、数码相框、机顶盒、微波炉、遥控器、汽车黑匣子 公用电器、工业及医疗电器：（用作小功率器件的电源） 税控机、控制器（温度控制器）、触摸屏、摄像头、扫描仪、投影仪、考勤钟、计数

器、显示屏、彩票机、银行终端、公汽读卡器、身份识别、复印机、打印机、X光机、磁共振、道钉机、电焊机、皮带机、激光器、矿灯、工业仪表、雷管、电动工具 网络通讯：（中型模组、模块、工作时间不是很长的、瞬间工作的） 电脑、电话、手机、信息终端、通讯站、GPS、电力数据传输 风光发电： 风力发电、变浆、接收转换、太阳能发电（储能）、太阳能灯（警示灯、标识灯、道钉灯、地埋灯）、太阳能手电 交通工具： 摩托车启动、机车启动、电动汽车辅助动力、汽车启动、电动自行车辅助动力、汽车音响、车载监控 后备电源： 开关柜、直流屏、负荷调整电源、故障定位、变频器、脉冲电源、应急灯、救生绳、报警器、卷帘门、与电池配套电源、断电保护 能量回收： 吊车、矿井、机车、电梯、抽油机 军工：战斗机、军车、坦克、雷达、精准炮弹、激光炮、电磁炮、警棍 如果需要以下其中一项，那超级电容就最合适不过了 一、要求瞬间比较大电流放电. 如USB产品要用0.5A以上电流, 闪光灯, 电动工具. 二、要用电池, 但永远不更换, 免维护. 如太阳能道钉灯、地埋灯. 智能水,电,气表 三、要求快速充电, 如警卫手电筒, 玩具,电动工具 四、要求充放次数多过电池, 浮充也不需要更换电池, 如应急灯 五、要求在零下40度也能正常保持能量工作, 如汽车/电动车泠起动 六、要求将微弱至大电流能量快速回收, 如独力太阳能发电, 节能电梯, 环保汽车 七、要求轻的移动电源, 如遥控飞机

能源互联网产业发展浅析

能源互联网产业发展浅析 国网能源研究院 能源互联网研究所 能源科技和数字化创新正在改变能源及相关产业的传统价值链，并引领能源互联网构建。能源互联网产业涵盖发电领域、输配电领域、智能储能领域、智能用电领域、能源交易领域和能源管理领域。随着能源网络的发展和需求侧消费者的广泛参与，能源产业链将发展成为以消费者用能需求为核心的新型市场生态网络，越来越多传统能源产业链之外的企业将进入这一新兴市场，渗透到传统能源服务以外的价值高地。 一、我国能源互联网产业规模 随着我国可再生能源相关产业链增加值增高、物联网发展带动能源产业GDP 提升、微网市场大规模增长以及能效提升领域投资新增，将为能源互联网产业带来巨大的市场增量。根据相关数据，2017年我国能源互联网市场规模为7950亿元。图1是对2019―2023年中国能源互联网产业市场规模的预测，预计2019年将达到9420亿元，2020年将突破万亿元，2019—2023年年均复合增长率约为8.55%。 图1 2019—2023年中国能源互联网产业市场规模预测

二、能源互联网产业的市场主体 当前，我国能源互联网市场主体主要包括传统能源企业、新兴能源企业、互联网企业与衍生机构、生态跨界企业等，各级政府部门通过监管和政策制定，保障市场健康稳定发展。 （1）传统能源企业 传统能源企业挖掘已有资产潜能，转型综合能源服务供应商。电力、石油、天然气等传统能源供应商正在利用大型国企的规模、技术、人才优势，加速企业数字化转型与业务领域创新。在可再生能源、分布式能源、储能技术、信息通信技术应用加速的背景下，传统能源企业通过网络运营模式优化、能源输送能力升级、商业模式创新开拓综合能源服务新业态新模式，对内实现业务在线协同和数据贯通，对外实现效率提升和服务增值。 （案例） 2017年10月，国家电网有限公司印发《国家电网公司关于在各省公司开展综合能源服务业务的意见》，明确提出做强做优做大综合能源服务业务，推动公司由电能供应商向综合能源服务商转变。经过两年多探索，国网公司综合能源服务业务形成了由27家省综合能源服务公司、国网节能服务公司、国网电动汽车公司为实施主体，各大产业、科研单位为支撑的组织体系。结合社会需求和自身特征，重点布局了能效提升与多能供应服务、分布式新能源与新兴用能服务、能源电商与金融服务、能源大数据与产业生态圈衍生服务四大业务领域。同时，国网公司积极发挥能源领域龙头企业的作用，致力于构建综合能源服务平台生态。在行业层面，发起成立了中国综合能源服务产业创新发展联盟；在公司层面，积极推进混合所有制改革。 其他方面，中石油成立电能公司，建设中石油统一购售电平台，借助国际业务拓展石油石化专业化电能服务；中石化投资建设加氢示范站；五大电力集团清洁能源装机比例均接近或超过30%，非水电清洁能源装机比例均超过10%，最高接近20%。国家电力投资集团成立氢能公司；发电企业纷纷成立售电公司。 （2）新兴能源企业 新兴能源企业积极开展先期探索，在园区、公共建筑和城市综合体开拓能源管理服务市场。新兴能源企业利用先进的能源新技术，借助智能化能源网络收集信息，通过节能技术、产品和大数据分析提供能源管理、能效提升解决方案、分