北京合众汇能的超级电容器应用Word文档下载推荐.docx

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太阳能作为一种"

取之不尽，用之不竭"

的安全、环保新能源越来越受到重视。

太阳能照明没有安全隐患：

太阳能灯具是低压产品，运行安全可靠。

太阳能照明的其它优势：

绿色环保，能为生态小区的开发和推广增加新的卖点；

可持续降低物业管理成本，减少业主公共分摊部分的费用。

太阳能安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性，将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显效果。

3、太阳能电站

由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性，太阳能被认为是二十一世纪最重要的能源。

太阳能的存储是太阳能产品发展的关键，目前主要采用各种电池，但是电池的充电时间长、寿命短以及不环保一直是太阳能产品发展的瓶颈，而超级电容器作为一种充电快、寿命长、绿色环保型储能元件，它给太阳能产品的发展带来了新的活力。

4、风力发电变桨系统

中国有超过40家企业已经开始制造全套风力发电机组，已经成为目前风能行业第四大重要市场。

而从未来的发展前景来看，中国市场则位居第一。

2007年，中国国产的风力发电机组占到了本地市场份额的56%，2006年这一数据为41%。

目前中国本土产能不断扩大，已达到约5000兆瓦，预期到2010年可达10-12千兆瓦，平均每年将安装2500套以上的兆瓦级风机。

根据2005年7月出台的《关于风电建设管理有关要求的通知》，中国的风电设备国产化率必须达到70％。

直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。

因此，兆瓦级风力发电机组多采用直驱式风力发电机组。

直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。

因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。

在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。

这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。

在桨距调节过程中，需要储能系统为变桨系统提供动力。

目前主要的储能系统有蓄电池和超级电容器两种方案。

在使用过程中，逐渐发现蓄电池有一些难以克服的缺点：

蓄电池的充放电特性不好，充电时间长，充电、放电电流不能太大；

蓄电池需要维护，而变桨系统安装在100米高的风机上，维护成本太大；

蓄电池的低温特性不好，在寒冷季节容量会衰减；

蓄电池的循环寿命短，可靠性不强。

国外风机厂家为了保证整个风机的可靠性，都陆续使用超级电容器作为解决方案。

国内风机厂家风力发电变桨储能系统上有的使用蓄电池方案，有的在使用引进的国外成套变桨系统方案包含有国外超级电容器储能电源。

超级电容器的特点突出：

高效率、大电流放电、宽电压范围、宽温度范围、状态易监控、长循环寿命、长工作寿命、免维护、环保。

因此它极为适合在风力发电机组这样的工况环境中工作。

风力发电变桨用超级电容器储能系统主要为了使叶轮对电机的驱动功率能够满足电机的所能承受的状态，在不同的风速条件下设定其合适的变桨角度，以满足发电机所处的工作状态在最优状态。

风力发电变桨用超级电容器储能电源的基本工作原理为：

平时，由风机产生的电能输入充电机，充电机为超级电容器储能电源充电，直至超级电容器储能电源达到额定电压。

当需要为风力发电机组变桨时，控制系统发出指令，超级电容器储能系统放电，驱动变桨系统工作。

5、风力发电电站

　　超级电容器是贮能特性介于普通电容器和蓄电池之间的贮能元件。

它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长的优异特性。

它与蓄电池组合成的混合动力电源，可以满足多种用电设备对电源提出的功率密度和能量密度的要求。

超级电容器具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源，用于风力发电系统做能量吸收储备、风机变桨、并网时提供稳定的电能输入。

6、燃料电池应急电源

燃料电池应急电源是以氢气为燃料的燃料电池系统，采用通过向燃料盒内供水来产生氢气的“water-activatedcartridgesystem”。

额定输出功率为25W，最大输出功率为50W。

机体上配备1个100V的AC电源接口和2个5V的USB接口。

每个燃料盒的发电容量为350Wh，可以给笔记本电脑充电8～10次。

外形尺寸为22×

21×

10cm，包括水和燃料盒的总重量为2.6kg。

二、工业电子

1、安防设备

　　可燃气体报警控制器采用高档CPU及高精度A/D转换器设计而成，可同时挂接8只探测器，当被检测气体浓度超过报警设定值时，仪器发出声光二级报警信号，同时启动外部联动，从而阻止或降低现场的危险程度，达到排除险情的目的。

广泛应用于：

燃气、石油、化工、煤炭、电力、制药、冶金、焦化等行业任何生产、储运、使用易燃易爆或有毒害气体的场所.

主要特点

◆先进的微处理技术，智能化菜单设计，提供更多内置功能

◆高亮LED显示，具有浓度显示及时间查询功能

◆八路探测器自动巡检，检测效率高

◆8组高低两段继电器触点输出

◆两级报警点自由设置

2、UPS电源

UPS起作用，往往是在掉电或电网电压瞬时塌波的最初几秒到几分钟内.起决定作用。

需要蓄电池在这段时间提供电能，蓄电池自身的缺点（需定期维护、寿命短）使UPS在运行时需要时刻检测蓄电池的状态。

在数据保护的备份系统中，需UPS提供的时间相对很短，而蓄电池的大部分能量没有被应用，如果选择低容量的蓄电池则不具备强大的放电能力。

从短时期作用角度考虑，超级电容的优势尤为明显，其输出电流几乎没有延迟地上升到高达数百安培甚至上千安培，而且可以快速地充电，超级电容在很短的时间内就可以实现能量存储，所以在下次电源故障时又可以起作用，尽管超级电容器的储能明显低于蓄电池，仅能维持很短的时间，但是当储能释放时间在1min左右时有无可比拟的优势——具有500000次循环和十年不需要护理，使UPS真正实现免维护。

3、应急照明

　　为了确保应急照明灯具有节电、高亮度、长寿命和不间断性，采用由直流电源供电的半导体照明灯LED。

采用LED灯后，节约了大量的电能，维修费用，同时也确保了照明质量。

采用超级电容器作为储能元件，确保了应急照明灯的超长寿命和免维护、可靠性强灯特性。

一款采用超级电容器的应急照明灯，使用了2只2.7V-120F的超级电容器。

超级电容器在一次充满电后可维持LED灯工作1小时，而平时由外部电源为超级电容器充电。

只有当出现紧急情况时，才由超级电容器工作。

4、电子通信

铅蓄电池为电信和数据通信提供能量存储，这些备用电源通常只需提供几分钟到几小时的电源。

此外，它们还“桥接”发电机、燃料电池或其他长期备用电池作为短期储能装置．铅蓄电池是合用的，因为它成本低。

但是，它们在典型的工作条件下的可靠性常常受到关注。

在许多系统中．蓄电池主要在秒数量级的短期中断时起作用．能量脉冲重复地瞬时中断将使蓄电池降低可靠性和缩短寿命己发现有两种技术能解决这些问题。

一种是飞轮储能基（Flywheel—based）系统使用大的旋转飞轮存储机械能，当需要时再转变成所需的电能。

另一种是超级电容器（也称电化学双层电容器）储能方法。

由于性能、尺寸、需要的维护和成本的不同．它们各适用于不同的场合。

超级电容器的发展潜力具有更广的应用范围。

从数码相机、燃料电池到卡车、火车。

采用超级电容器的产品项目不断增加，电信工业采用超级电容器是一种新颖的应用，结合超级电容器电子电路开发的电能超高速缓冲存储器（Powercache）储能模式，创造一种模仿48V电池工作的装置，它只提供几秒钟的备用电源。

同时，它还桥接长期电源。

这种以超级电容器技术为基础的电信产品具有十分卓越的优点——不须维修地工作10年，能快速再充电和抗干扰能力强。

但是成本是48V电池的2~3倍，然而，该装置的寿命又是蓄电池的3～4倍。

这样．这种新产品的附加成本仍是可以接受的。

5、仪器仪表

　　目前，国内电度表功能日益智能化，在这个网络信息高速发展的时代，以前上门查电收费的方式在一步一步被网络查看用电信息，银行交费的方式所取代，因此长期数据保存及显示功能是不可缺少的，现在大部分电表中采用的是各种电池来给时钟芯片和断电保护提供电源，通过对超级电容器特性的研究使用超级电容器完全可以实现该功能，并且比使用电池更有优势。

超级电容与电池进行比较，有如下一些明显特性：

◆超低串联等效电阻（ESR），功率密度（PowerDensity）是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电。

◆超长寿命，充放电大于50万次，是锂离子电池的500倍，是镍氢和镍镉电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。

◆可以大电流充电充放电时间短，对充电电路要求简单、无记忆效应、超级电容器充电是双电层充放电的物理过程或是电极物质表面的快速、可逆的化学过程，可采用大电流充电，能在几十秒到数分钟内完成充电过程，是真正意义上的快速充电。

而蓄电池则需要数小时完成充电，采用快速充电也需要几十分钟。

◆温度范围宽-40～+70℃。

◆体积小，外形紧凑，便于安装，节省空间，免维护，可密封。

◆可以在完全放电状态下存储，而过度放电对许多充电电池都是有害的；

◆使用安全、方便、绿色环保对环境无害。

6、UPS

UPS起作用往往是在掉电或电网电压瞬时塌波的最初几秒到几分钟内起决定作用，需要蓄电池在这段时间提供电能，蓄电池自身的缺点（需定期维护、寿命短）使UPS在运行时需要时刻检测蓄电池的状态。

不间断电源在工厂的许多重要的地方（如半导体制造业）是不可缺少的，超级电容器在为短时间模式的系统失误的设计中是一个非常理想的器件。

即使是很短时间的电源故障——市电的小或大的起伏都会导致联机系统的严重混乱或造成自动装配线路的严重损坏，在医院里如果失误发生在手术室，这样的电源失误可能危及到一个人的生命，超级电容器使能量存储设备（如蓄电池或充电电池）和大容量的电解电容之间得以充备，它的容值中等，使得电源密度介于这两个存储设备之间。

这意味着当在很短的时间需要很高功率的UPS的应用的时候超级电容器很适合，它的优势在于较短的时间内（几秒到1min）它具有短时释放极高功率的能力。

通过在输入输出之间加上一个滤波电路，并把电池连接到电路中，网络交互式UPS可以有效地防止欠电压，但是持续时间较长的过电压仍然会影响到负载，

在线式UPS是最安全最理想的解决方案，它使负载完全从电网中解脱出来，在线式UPS系统的灵敏对于高度关键负载（如计算机）和负载敏感的制造系统是非常重要的。

专业UPS系统（如主机制造）要求非常严格，即使非常短暂的中断也会导致整个系统崩溃。

实际上对于UNIX系统与工作站可以找到相似的规律，在传送数据到硬盘之前UNIX最先将所有数据存储到它的存储器中，这个重要的数据即使在很短的中断也会丢失。

实际上，UNIX系统不像PC那样简单地再启动，这个过程需要很长的时间。

因此，特殊关键时刻是第一个5s，最关键的损坏或消耗80％,出现在生产制造过程中，从数据丢失到损坏或毁坏都发生在电源故障的前5s。

比较普通能量存储设备（如蓄电池、电池组或电容），可以看出它们不是以相同速度释放存储在它们内部的能量，它们有不同的功率和能量密度。

超级电容器具有低浮充电电流，简单充电，高峰值电流。

因为浮充电流只有几毫安，非常低，所以，在UPS应用中超级电容器是非常理想的。

上述特点使它们非常适用于在线UPS系统。

在最简单的情况下，超级电容器通过2.5V直流恒压电池充电，并不要求充电电压平稳光滑。

通常不需要充电电流的限制。

在电源出现故障的时候，超级电容器输出电流在指定时间内几乎没有延迟地上升到400A，由于内阻非常低，它们可以快速地充电，超级电容在很短的时间内就可以实现能量存储，所以在下次电源故障时又可以起作用。

以后更重要的是保护临界负载，因为不能总是保证电源网络的稳定性，因此对于短路、瞬间击穿或是由开关状态时的大的负载引起的故障，功能强大、相应快速的UPS单元可以阻止这种情况下的主要的损坏。

超级电容器在很多系统中扮演着极为重要的角色，它能确保工作寿命、不需要维护而且可靠性最高。

根据这些特性得出结论.今天的UPS系统经常以电容和蓄电池的结合为基础建立。

7、冷机后备电源

8、智能三表

（一）智能水表简介

　　传统的智能水表，在控制水阀开启和关断时，普遍采用的方法是内装锂电池。

锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。

虽然如此，由于智能水表都没有设计再充电电路，锂电池使用到一定时间后，将无法为控制电路提供能量，不得不更换电池。

上门为用户更换电池或水表，这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。

更危险的是，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。

这是内部安装了锂电池的智能水表的致命缺点，直接影响到它的推广和使用。

针对这一问题，水表生产厂家设计了很多方案，如：

尽量降低功耗，在静态时控制漏电流在10uA以内，保证电池可以连续使用5年以上，这对电路的设计和元器件的选型提出了更高的要求，增加了设计难度和成品检测的工序，元器件成本也增加了。

如加上可靠的电池电量监测电路，也会使成本增加。

（二）方案

　　为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题，已有不少厂家尝试一种全新的方案，那就是用超级电容代替锂电池应用于智能水表。

超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间，具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。

　　超级电容的特性

　　超级电容与电池比较，有如下特性：

　　◆超低串联等效电阻（LOWESR），功率密度（PowerDensity）是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）为水表控制电机阀或电磁阀的可靠开启提供了保障。

　　◆超长寿命，充放电大于50万次，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年。

　　◆可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。

　　◆维护，可密封。

　　◆温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃。

　　方案描述

　　与内装锂电池的智能水表相比较，这种方案是用超级电容替换锂电池，封装在水表中，同时外接干电池供电。

平时干电池提供水表电路所需能量和对超级电容充电，在需要开启水阀时，先检测超级电容是否存储足够能量，如果没有存储足够能量，将不开启水阀，当检测它存储足够能量时，由外接干电池提供能量将水阀开启；

在需要关断水阀时，如果外接电池不能提供能量将水阀关断，那么超级电容将在此刻提供能量来关断水阀。

如同一个储水箱，平时将水存储起来，在停水时提供必要的水。

　　方案优点

　　这种方案明显优于以前的设计，优点如下：

　　◆将电池从水表中分离出来，从而可以不考虑电池寿命对水表的影响，延长了水表的使用时间。

　　◆另一方面，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。

　　◆以前一味追求的漏电流指标，主要是为了保障电池的使用寿命，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。

这样，不仅使电路设计简化，减少产品的出厂检验工序，还使产品的成本降低。

（三）结论

这种方案克服了现阶段智能水表的缺点，为智能水表的发展找到了一条新的道路，实践证明是切实可行的，值得大力推广。

9、港口吊机

一种利用超级电容的轮胎式龙门集装箱起重机，它的主要工作机构有起升机构、小车机构和大车机构。

起升机构在起升时耗电，由柴油发电机组供给，下降时其势能转换成电能反馈给轮胎式龙门集装箱起重机，小车机构和大车机构在驱动和运行时耗电，在制动时反馈电能给轮胎式龙门集装箱起重机。

其特征在于，由柴油发电机组发出的三相交流电源经过交流变频器的整流装置，转换成直流电源DC，DC电源通过交流变频器中的变频装置，将DC电源转换成频率和电压可控的交流电源AC，用于驱动起升、大车或者小车机构；

将超级电容并联在DC电源总线上，利用DC总线监测电压变化范围，在电压上升时充电，在电压下降时放电，随着超级电容不断放电，其端电压下降，DC总线电压跟着下降，当检测到此电压低于柴油发电机组的电源整流电压时，柴油发电机组开始参与供电，在制动时反馈电能给超级电容，超级电容不断得到反馈的能量的充电，又不断地释放电能；

当轮胎式龙门集装箱起重机的工作机构处于再生反馈状态时，机构将能量反馈到DC总线上，DC总线电压在电压变化范围内逐步上升，使超级电容不断吸收电能；

当DC电压由工作机构电机再生反馈电能引起上升时，超级电容进入充电状态，随着超级电容不断充电，其端电压上升，DC总线电压跟着上升，所有机构的反馈能量都被超级电容吸收。

利用大容量超级电容器，可以短周期大电流充电和放电，在起动时能迅速大电流放电，下降时能迅速大电流充电，将能量吸收，起到节能环保的作用。

10、电梯

应急电源

1）用于到达下一层

2）用于打开门

3）用于呼叫和照明系统

分布式电源

1）重型门

2）修理时期动力供给

3）动力平衡

4）减少电梯系统电缆

11、通讯设备

从数码相机、燃料电池到卡车、火车．采用超级电容器的产品项目不断增加，电信工业采用超级电容器是一种新颖的应用，结合超级电容器电子电路开发的电能超高速缓冲存储器（Powercache）储能模式，创造一种模仿48V电池工作的装置，它只提供几秒钟的备用电源。

但是，它的成本是48V电池的2～3倍，然而，该装置的寿命又是蓄电池的3～4倍。

12、税控收款机

税务部门推广使用税控装置，运用国际先进的监控手段堵塞发票漏洞，相当于给每一台税控装置装上了类似飞机的“黑匣子”，能储存企业近期的经营信息、开发票的情况等，于是出现了一系列的税控产品，如税控收款机、IC卡税控加油机。

　　此类税控装置都应该具有断电保护功能，即当出现突然断电时，仍能将数据存储，并能进行短时间IC读写卡的操作过程，这时需要有后备电源作保护。

一般常用的方法是利用蓄电池进行供电，但存在某些弊端，如下表。

超级电容器又叫法拉电容，是一种新型的储能元件，其特性介于电池及普通电容器之间，可以作为税控装置可靠的后备电源。

在断电时，由超级电容器为控制电路提供能量，CPU可在短时间执行数据存储过程，读写完成后，电容器再提供瞬间脉冲电流（几A），将IC卡弹出。

13、医疗设备

便携电源超级电容器可以作为便携式除颤器的放电电容。

大致要求电压范围为4000V至5000V，由电容所提供的大脉冲能量约为200-360J，单方向通过电极的全部电流加到病人身上。

这样的除颤器的储能电容器的体积很大，不可能用于便携式应用。

发达国家的一些公共场合开始采用便携式除颤器，这样可以尽早地挽救生命。

其中的储能电容器以采用超级电容器为最佳方案，如400J储能仅需25F即可，即使按100F计算，其体积也仅仅为Φ25*45。

由于超级电容器的电压很低，可以用功率变换器将电压提高到需要水平。

三、消费电子

1、照明应用

　　在需要使用手电筒的紧急情况下，却发现手电筒越来越暗淡无光，是十分令人沮丧的，因为电池的寿命已至。

即使是现代的LED手电筒，也需要数小时充满电，而且电池的循环寿命很短。

使用超级电容器而不是电池做为储能元件的手电筒，充电只需几十秒，循环寿命可达50万次。

这种手电筒特定用户使用较多，如警察和军队。

2、电子玩具

　　电子玩具中，常要求瞬时大电流，而电池无法提供。

将超级电容器与电池组合可以解决问题，超级电容器也可以作为电源对电子玩具供电，可以降低使用成本、减轻质量。

电动玩具飞机之所以不易飞起来的主要原因是就现在的材料水平而言，玩具飞机如果不计电源和电动机的质量将是极其轻的，电动机也可以做得很轻，最重的便是电池。

让飞机飞起来，电池能提供的功率与电动机牵引飞机飞起来的功率相差很多。

专业航模的飞机可以不计成本，并且采用高倍率放电的充电电池，个头也相对很大，远远超出玩具的概念，如果采用质量远低于电池甚至远低于电动机的超级电容器就可以很好地解决电源质量与电源功率的矛盾。

一只4.7F超级电容器不到10克，而两节6号电池将重达近50克，三节镍氢电池则更重达近300克。

3、数码相框

　　数码相框是展示数码照片而非纸质照片的相框。

数码摄影必然推动数码相框的发展，因为全世界打印的数码相片不到35%。

数码相框通常直接插上相机的存储卡展示照片，当然更多的数码相框会提供内部存储空间以及外