引言：電力能源界人士對功率型電源超級電容并不陌生：其發(fā)于軍工，起于電網(wǎng)，興于汽車的應(yīng)用軌跡為人津津樂道。只是當能量型儲能產(chǎn)品電池行業(yè)藉由如火如荼的新能源汽車，誕生了若干獨角獸企業(yè)，并在資本市場賺得盆滿缽滿時，超級電容器的市場體量略顯黯淡。能源互聯(lián)網(wǎng)風口之下，超級電容器要起飛了嗎？

能源互聯(lián)網(wǎng)是國際社會火熱的關(guān)鍵詞。2015年7月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)＋”行動的指導(dǎo)意見》，用大篇幅闡述“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”，描繪了能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路線圖。此后，國務(wù)院、各部門以及各地方政府陸續(xù)出臺多部政策。2017年9月，《關(guān)于推進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵支持技術(shù)；重點任務(wù)之推進儲能技術(shù)裝備研發(fā)示范明確指出，大力發(fā)展儲能系統(tǒng)集成與智能控制技術(shù)，實現(xiàn)儲能與現(xiàn)代電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，重點包括應(yīng)用于智能電網(wǎng)及分布式發(fā)電的超級電容電能質(zhì)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。
能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的超級電容機遇有哪些？
未來學家里夫金認為能源互聯(lián)網(wǎng)的下四大特征分別為：以可再生能源為主要一次能源；支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入；基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)廣域能源共享；支持交通系統(tǒng)的電氣化；其五大支柱包括清潔能源、分布式能源結(jié)構(gòu)、儲能設(shè)備、智能電網(wǎng)、智能交通、物流網(wǎng)絡(luò)。不難發(fā)現(xiàn)，儲能技術(shù)/設(shè)備在能源互聯(lián)網(wǎng)東風之下，將獲得長遠發(fā)展。
市場上的儲能設(shè)備分為兩大類，一是為高功率應(yīng)用而設(shè)計的“短跑模式”，在短時間提供大量功率，如超級電容器；另一類是能量密集型應(yīng)用的“馬拉松模式”，長時間提供一致的能量，如蓄電池；兩者在工作壽命、性能、成本方面都有不同的特點，用途也有所差異。超級電容儲能過程是物理過程，能量密度低，但優(yōu)異的循環(huán)性能，環(huán)保特性、寬工作溫度范圍、大電流充放電使它廣泛運用于后備電源、高頻率充放電、大功率輸出等場合。
在能源互聯(lián)網(wǎng)大背景下，超級電容器可廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電，微電網(wǎng)系統(tǒng)控制及電能質(zhì)量調(diào)節(jié)等，具體應(yīng)用：作為風電、光熱發(fā)電等可再生能源發(fā)電的備用電源，提升設(shè)備的可靠性、安全性和免維護性；用于分布式能源發(fā)電以及電的儲能系統(tǒng)，利用其輸出(吸收)功率密度高的特點對分布式能源發(fā)電的隨機性和波動性進行平滑，達到削峰填谷的效果；支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入，使系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，更加穩(wěn)定；為輸配用電設(shè)備提供儲能單元，滿足系統(tǒng)電源長壽命、高可靠、免維護、高功率密度的要求。
超級電容能為能源互聯(lián)網(wǎng)帶來什么？
在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，越來越多的分布式能源接入電網(wǎng)導(dǎo)致電能輸出質(zhì)量受影響，大量非線性負載接入電網(wǎng)導(dǎo)致電網(wǎng)諧波水平逐年升高；同時大容量沖擊性負荷的啟動引起的電壓暫降等電能質(zhì)量問題受到人們的重視。凡此種種對電網(wǎng)穩(wěn)定性提出了更新的要求。伴隨現(xiàn)代大功率電力電子、計算機、通訊技術(shù)的快速發(fā)展，基于超級電容器的各類儲能裝置，有望在一定程度上解決發(fā)輸配用各環(huán)節(jié)的電能質(zhì)量問題。行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)集星科技介紹了相關(guān)應(yīng)用。
功率補償儲能系統(tǒng)：在可再生能源發(fā)電中，投入市場的技術(shù)主要是風力發(fā)電和太陽能發(fā)電，兩類新能源自身具有間歇性和隨機性，發(fā)電方式往往具有不均勻性，電能輸出易發(fā)生變化。這就需要使用一種緩沖器來儲存能量，而超級電容器因具有短時間響應(yīng)，大功率充放電、充放電簡單、循環(huán)壽命長、免維護、大功率充放電等儲能特點，特別適用于離網(wǎng)型微電網(wǎng)中不穩(wěn)定的光伏、風力發(fā)電的電能存儲，為其提供短時、最高至兆瓦級的功率補償，提升電網(wǎng)電能質(zhì)量。該系統(tǒng)可以單獨或與電池等電源復(fù)合成為離網(wǎng)型微電網(wǎng)的儲能裝置，在微電網(wǎng)的發(fā)電側(cè)提供的電力出現(xiàn)短暫的電壓波動時，提供補償，同時也用于對光伏發(fā)電的平流，改善供電質(zhì)量。
虛擬同步機技術(shù)：超級電容器應(yīng)用于虛擬同步機技術(shù)，能很好地解決風電、光伏等分布式發(fā)電與電網(wǎng)的兼容性問題，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。該技術(shù)使得并網(wǎng)逆變器能夠模擬同步發(fā)電機的運行機理、有功調(diào)頻以及無功調(diào)壓等特性，使并網(wǎng)逆變器從內(nèi)部運行機制和外部運行特性上可與傳統(tǒng)同步發(fā)電機一樣，能夠促進風電、光伏發(fā)電上網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性，防止脫網(wǎng)；無論并網(wǎng)還是孤島運行，逆變器均采用同一種控制方式，無需切換，一直具有自我調(diào)節(jié)能力，因此系統(tǒng)更加穩(wěn)定。未來的電力系統(tǒng)在采用虛擬同步機技術(shù)后，發(fā)電設(shè)備和負荷能夠通過內(nèi)在的同步機制自主交互，不需要人工調(diào)節(jié)的情況下就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器：市場上已出現(xiàn)大容量UPS、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)裝置DVR等調(diào)節(jié)裝置用以解決電能質(zhì)量問題。在直流母線上放置超級電容作為儲能裝置，利用超級電容容量大，充放電速度快的特點，調(diào)節(jié)器能夠快速平抑復(fù)合的波動功率或突變功率，從而改善負荷品質(zhì)，達到提升電能質(zhì)量的效果。
混合儲能是能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的下一步？
沒有單一的儲能解決方案能夠適用于每個電網(wǎng)級應(yīng)用。通常情況下，“短跑”+“馬拉松”式混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用乃大勢所趨，此類系統(tǒng)應(yīng)用能夠滿足具有看似相左的應(yīng)用，例如快速響應(yīng)與電力調(diào)峰。目前熱儲能-電池、電池-電池、超級電容-電池的混合儲能系統(tǒng)在國外項目均有所應(yīng)用。我國亦有實例，鹿西島并網(wǎng)型微網(wǎng)示范工程所使用的是2兆瓦×2小時的鉛酸電池組、500千瓦×15秒的SPSCAP@超級電容和5臺500千瓦的雙向變流器組成的混合儲能系統(tǒng)運行良好。雖然商業(yè)化應(yīng)用的數(shù)據(jù)尚無，加之混合儲能系統(tǒng)本身會有更復(fù)雜的電源管理要求，但無疑智能技術(shù)的快速發(fā)展有助于破解此類技術(shù)難題。能源互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展下所催生的新型儲能設(shè)備要求，對超級電容說恰是機遇。