超級(jí)電容：儲(chǔ)能黑科技，加速而來(lái)
1. 超級(jí)電容是功率型儲(chǔ)能器件，行業(yè)迎來(lái)向上加速拐點(diǎn)
前言：東吳電子團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期持續(xù)跟蹤江海股份，也持續(xù)關(guān)注類(lèi)似元力股份、GMCC、 上海奧威等企業(yè)的功率型儲(chǔ)能業(yè)務(wù)——超級(jí)電容。對(duì)于江海超級(jí)電容業(yè)務(wù)，一個(gè)明顯的 感受是該業(yè)務(wù)持續(xù)高速增長(zhǎng)（2021 年?duì)I收 2.4 億元，17-21 年?duì)I收 CAGR 為 62%），但 是這個(gè)行業(yè)天花板在哪，以及其背后快速增長(zhǎng)的原因一直沒(méi)有很清楚的回答，主要難點(diǎn) 在于超級(jí)電容行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)生命初期，需要超級(jí)電容的應(yīng)用場(chǎng)景很多，但是具體哪個(gè)應(yīng) 用場(chǎng)景具備百億以上的容量，或者超級(jí)電容行業(yè)需要突破哪些條件才能創(chuàng)造巨大的需求 市場(chǎng)，這是我們東吳電子團(tuán)隊(duì)一直思考的問(wèn)題。通過(guò)資料收集與整理、產(chǎn)業(yè)鏈上下游的 調(diào)研，我們認(rèn)為超級(jí)電容在電網(wǎng)調(diào)頻、混合儲(chǔ)能和汽車(chē)領(lǐng)域前景廣闊，行業(yè)的加速需要 1）技術(shù)進(jìn)步：提升超級(jí)電容能量密度；2）成本降低：規(guī)?；慨a(chǎn)&產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化；3） 政策驅(qū)動(dòng)：需求場(chǎng)景更加明確。2022 年是超級(jí)電容在電力調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)模落地的元年！2022 年以來(lái)，超 級(jí)電容在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用于火儲(chǔ)一體化調(diào)峰調(diào)頻、首次應(yīng)用于一次調(diào)頻、首次應(yīng)用于岸儲(chǔ) 一體化項(xiàng)目。超級(jí)電容行業(yè)正在迎來(lái)加速拐點(diǎn)。
超級(jí)電容是功率型儲(chǔ)能器件，技術(shù)、成本、政策三重利好助力打開(kāi)百億市場(chǎng)空間。超級(jí)電容相較傳統(tǒng)電容器具有更高的能量密度，相較電池具有更高的功率密度，是一種 新型功率型儲(chǔ)能器件，具備充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、綠色環(huán)保等特性。超級(jí)電容已作為備用電源、功率電源、能量回收系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)、國(guó)防軍工等領(lǐng)域，能量密度較低、儲(chǔ)能成本較高是過(guò)去限制其應(yīng)用范圍的兩大因素。目 前，混合型超容能量密度大幅提升，原材料國(guó)產(chǎn)化帶動(dòng)超容成本持續(xù)降低，同時(shí)各部委 相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策，支持包括功率型儲(chǔ)能在內(nèi)的新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步、成本降 低、政策驅(qū)動(dòng)三重利好有望共同推動(dòng)超級(jí)電容打開(kāi)應(yīng)用天花板。超級(jí)電容在立足智能表、 軌道交通等成熟市場(chǎng)的同時(shí)，在港口機(jī)械、采掘裝備、電網(wǎng)調(diào)頻、油改電、儲(chǔ)能、電動(dòng) 大巴等領(lǐng)域打開(kāi)市場(chǎng)，尤其儲(chǔ)能、電網(wǎng)調(diào)頻、乘用車(chē)用等市場(chǎng)潛力較大，百億市場(chǎng)空間 正在打開(kāi)。超級(jí)電容主要由正負(fù)電極、電解液、隔膜構(gòu)成。超級(jí)電容屬于電化學(xué)儲(chǔ)能器件，主 要由正負(fù)電極、電解液及防止發(fā)生短路的隔膜構(gòu)成，電極材料具備高比表面積的特性， 隔膜一般為纖維結(jié)構(gòu)的電子絕緣材料，電解液根據(jù)電極材料的性質(zhì)進(jìn)行選擇。以市場(chǎng)主 流的雙電層電容為例，充電時(shí)，電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下迅速向兩極運(yùn)動(dòng)， 通過(guò)在電極與電解液界面形成雙電層來(lái)儲(chǔ)存電荷。
按工作原理超級(jí)電容可分為三類(lèi)，雙電層電容（EDLC）是目前市場(chǎng)主流的超級(jí)電 容類(lèi)型，混合型超級(jí)電容（HUC）具備更高的能量密度，正在成為重要研究與發(fā)展方向。1） 雙電層電容：EDLC 的充放電過(guò)程通過(guò)離子的物理移動(dòng)完成，不存在化學(xué)反應(yīng)， 充電時(shí)，雙電層電容電解液中的正、負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下迅速向兩極運(yùn)動(dòng)， 并分別在兩個(gè)電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層，造成電極間的電勢(shì)差， 從而實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)；放電時(shí)，陰陽(yáng)離子離開(kāi)固體電極表面，返回電解液本體。2） 法拉第贗電容：在電極表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行 欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附/脫附或氧化還原反應(yīng)，因贗電容可在整 個(gè)電極內(nèi)部產(chǎn)生，因此可獲得比雙電層電容更高的能量密度，但因電極材料貴 金屬價(jià)格較高、充放電循環(huán)穩(wěn)定性有限等因素而難以商用；3） 混合型超級(jí)電容：以雙電層材料作為正極，以贗電容或電池類(lèi)材料作為負(fù)極，融合了超級(jí)電容與贗電容或電池的優(yōu)勢(shì)。鋰離子超級(jí)電容（LIC）是混合型超級(jí) 電容的典型代表，在充放電過(guò)程中，電容電極發(fā)生非法拉第反應(yīng)，離子在電極 表面進(jìn)行吸附/脫附，電池電極發(fā)生法拉第反應(yīng)，鋰離子嵌入/脫出。
受益獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與工作原理，超級(jí)電容具備高功率密度、高可靠、環(huán)保等優(yōu)良特性。
高功率特性：區(qū)別于鋰電池充電時(shí)，鋰離子需要與電荷結(jié)合并嵌入到負(fù)極碳層 的微孔中，放電時(shí)需要從負(fù)極碳層脫嵌，超級(jí)電容充放電時(shí)的電荷移動(dòng)發(fā)生在 電極表面，因此超級(jí)電容功率密度顯著更高、充放電速度顯著更快。對(duì)比來(lái)看， 功率密度方面，雙電層超容最高可達(dá) 40 kW/kg、鋰電池在 1 ~ 3kW/kg；充放電 時(shí)間方面，EDLC 可達(dá)秒級(jí)、HUC 在分鐘級(jí)別、鋰電池在小時(shí)級(jí)別。
高可靠特性：工作溫度方面，鋰電池工作溫度范圍為?20 ~ +60 °C，超級(jí)電容可 寬至?40 ~ +85 °C；工作壽命方面，由于充放電過(guò)程中的電荷移動(dòng)完全可逆，充 放電次數(shù)可達(dá) 100 萬(wàn)次，工作壽命可達(dá) 15 年。且超級(jí)電容短路、刺破均不會(huì)燃 燒，相較短路、刺破時(shí)易自燃甚至爆炸的鋰電池，超級(jí)電容安全性更高。
環(huán)保特性：超級(jí)電容不含重金屬和有害化學(xué)物質(zhì)，其生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存以及拆解過(guò)程均不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，是理想的環(huán)保能源，而鋰電池?zé)o法分解，易對(duì) 環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。
超級(jí)電容作為功率型儲(chǔ)能器件，憑借高功率、長(zhǎng)循環(huán)壽命特性，與能量型鋰電池互 補(bǔ)、協(xié)同。鋰電池作為能量型儲(chǔ)能器件，已被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景，超級(jí)電容 則可以憑借高功率、長(zhǎng)循環(huán)壽命特性，應(yīng)用于短時(shí)大功率、多次循環(huán)放電的單獨(dú)儲(chǔ)能場(chǎng) 景，或與鋰電池組成混合能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與能量型鋰電池的互補(bǔ)、協(xié)同。
1）單獨(dú)儲(chǔ)能場(chǎng)景下，超級(jí)電容在短時(shí)大功率、多次循環(huán)放電場(chǎng)景下更具經(jīng)濟(jì)性
僅考慮一次投資成本，假設(shè) EDLC、混合超容、鋰電池功率密度為 30、5、2kW/kg， 能量密度為 5、50、200Wh/kg，儲(chǔ)能系統(tǒng)成本為 10、1、0.15 萬(wàn)元/度電，通過(guò)繪制不同 放電時(shí)間下的一次投資成本曲線，可見(jiàn) EDLC 在 s 級(jí)市場(chǎng)、混合型超容在 min 級(jí)市場(chǎng)更 具成本優(yōu)勢(shì)，因此超級(jí)電容在短時(shí)大功率放電場(chǎng)景下具備經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)考慮不同電源的可循環(huán)充放電壽命，假設(shè) EDLC、混合超容、鋰電池循環(huán)壽命 為 100、10、0.4 萬(wàn)次，則計(jì)算得對(duì)應(yīng)的生命周期成本分別為 0.1、0.1、0.375 元/度電/次， 可見(jiàn)超級(jí)電容生命周期成本低于鋰電池，在多次循環(huán)放電場(chǎng)景下具備經(jīng)濟(jì)性。
2）混合能源系統(tǒng)中，超級(jí)電容負(fù)責(zé)短時(shí)高功率峰值，鋰電池負(fù)責(zé)長(zhǎng)時(shí)低功率輸出
混合能源系統(tǒng)中，由鋰電池等主能源提供長(zhǎng)期低功率能量輸出，超級(jí)電容負(fù)責(zé)高功 率峰值和快速響應(yīng)，超級(jí)電容可從主能源處充電，或收集系統(tǒng)回饋的能量。在能源系統(tǒng) 中引入超級(jí)電容，可實(shí)現(xiàn)高功率瞬時(shí)響應(yīng)，并降低主電源的功率輸出以延長(zhǎng)其使用壽命， 從而降低能源系統(tǒng)的生命周期成本。
1.2. 技術(shù)進(jìn)步、成本降低、政策驅(qū)動(dòng)三重利好，超級(jí)電容迎向上加速拐點(diǎn)
技術(shù)、成本、政策三重利好，超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)迎向上加速拐點(diǎn)。根據(jù)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián) 盟數(shù)據(jù)，2021 年全球超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 15.9 億美元，預(yù)計(jì) 2027 年將達(dá) 37 億美元， 21-27 年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 18%；2021 年中國(guó)超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 25.3 億元，預(yù)計(jì) 2027 年將超 60 億元，21-27 年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 將超 20%。未來(lái)，技術(shù)進(jìn)步、成本降低、政 策驅(qū)動(dòng)三重利好有望共同推動(dòng)超級(jí)電容打開(kāi)應(yīng)用天花板，超級(jí)電容正在向新能源公交、 電網(wǎng)調(diào)頻、儲(chǔ)能、汽車(chē)啟停等新興應(yīng)用領(lǐng)域滲透，百億市場(chǎng)空間正在打開(kāi)。
1）技術(shù)進(jìn)步：混合型超級(jí)電容能量密度顯著提升，打開(kāi)行業(yè)應(yīng)用天花板
混合型超級(jí)電容在保持較高功率密度的基礎(chǔ)上，顯著提升能量密度，不斷拓展下游 應(yīng)用邊界。因混合型超級(jí)電容的贗電容或電池電極通過(guò)發(fā)生法拉第反應(yīng)進(jìn)行充放電，因 此其能量密度顯著高于 EDLC，根據(jù)海內(nèi)外超級(jí)電容廠商披露，目前混合型超級(jí)電容單 體能量密度可達(dá) 80~160Wh/kg，系統(tǒng)能量密度已經(jīng)突破 40Wh/kg。混合超級(jí)電容憑借更 高的能量密度屬性和較低的成本，在分鐘級(jí)別的儲(chǔ)能、大巴車(chē)等領(lǐng)域成功打開(kāi)應(yīng)用天花板，不斷拓展行業(yè)邊界。
超級(jí)電容能量密度有望進(jìn)一步提升。超級(jí)電容的能量密度主要取決于其比電容和電 壓窗口，因此進(jìn)一步提升能量密度的方法包括提高電極比電容、開(kāi)發(fā)高電化學(xué)電位區(qū)間 電解質(zhì)、優(yōu)化超級(jí)電容結(jié)構(gòu)、減少器件對(duì)電解液的消耗等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，NASA 于 2019 年預(yù)測(cè)，2025 年超級(jí)電容系統(tǒng)能量密度有望提升至 50-100Wh/kg，2030 年有望 達(dá)到 100-200Wh/kg。
超級(jí)電容應(yīng)用干法電極工藝，實(shí)現(xiàn)循環(huán)壽命延長(zhǎng)、能量密度提升、成本降低。原有 濕法電極工藝下，需要將負(fù)極、正極粉末與有粘合劑材料的溶劑混合，再涂覆至集流體 上干燥形成電極；干法電極工藝下則無(wú)需使用溶劑，直接將少量粘合劑與電極粉末混合， 通過(guò)擠壓機(jī)形成電極材料薄膜，再將電極材料薄膜層壓到集流體上形成電極。干法電極工藝主要有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，第一，粘結(jié)劑用量少，提升鋰離子電池良品率和使 用壽命，第二，不使用溶劑，減少充放電循環(huán)過(guò)程中的能量損失，提升能量密度，第三， 工藝簡(jiǎn)化，制造成本可降低 10-20%。但目前干法電極技術(shù)仍存在電池倍率較低的問(wèn)題， 即大電流放電性能較差，有待工藝優(yōu)化解決。產(chǎn)業(yè)端，特斯拉于 2019 年收購(gòu)超級(jí)電容 企業(yè) Maxwell，旨在將 Maxwell 的干法電極技術(shù)應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)烯晶碳能、 力容新能源等超級(jí)電容廠商也已具備干法電極技術(shù)。
2）成本降低：上游材料國(guó)產(chǎn)化，超容成本持續(xù)下降
超級(jí)電容電極材料國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行中，成本持續(xù)下降成必然趨勢(shì)。超級(jí)電容上游材料 主要包括電極、電解液、隔膜、引線等，電極、電解液、隔膜占成本比例分別約 35%、30%、20%。其中電解液國(guó)產(chǎn)化配套相對(duì)成熟，本土廠商新宙邦占據(jù)我國(guó)超級(jí)電容電解 液 50%以上市場(chǎng)份額，而電極與隔膜則因技術(shù)壁壘較高而長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，電極材料中用 量最大、最經(jīng)濟(jì)的材料—超級(jí)電容炭 70-80%從日本可樂(lè)麗進(jìn)口，隔膜主要從美國(guó)、日本 等國(guó)進(jìn)口，日本 NKK 占據(jù)全球超級(jí)電容隔膜 60%以上市場(chǎng)份額。元力股份、北海星石、 凱恩股份等本土廠商正大力推動(dòng)電極、隔膜材料國(guó)產(chǎn)化，在原材料國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下，超 容材料成本下降成為必然趨勢(shì)。
3）政策驅(qū)動(dòng)：政策重視多元化新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，助推試點(diǎn)示范項(xiàng)目大規(guī)模落地
政策推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)多元化發(fā)展。近幾年來(lái)，隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電加入并網(wǎng)，電 網(wǎng)消納成為了電力系統(tǒng)的痛點(diǎn)之一，在負(fù)荷側(cè)，居民用電占比提升使得電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)更 加劇烈，在這種情況下，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力必須提升以適應(yīng)未來(lái)更為復(fù)雜的源荷波動(dòng)，具有 快速調(diào)節(jié)速率、配置方式靈活的儲(chǔ)能能夠勝任此任務(wù)。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景可分為容量 型、能量型、功率型和備用型四類(lèi)，目前暫無(wú)任何一種技術(shù)可以同時(shí)滿(mǎn)足所有儲(chǔ)能場(chǎng)景 的需求，因此需要多元化的儲(chǔ)能技術(shù)在各自使用場(chǎng)景中發(fā)揮獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)?！笆晃濉钡健笆奈濉逼陂g，各部委相繼出臺(tái)多項(xiàng)政策以在技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展、 產(chǎn)業(yè)培育等方面支持超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其中，超級(jí)電容作為新型儲(chǔ)能核心技術(shù)，在國(guó) 家能源局 2022 年 1 月發(fā)布的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中，被作為“十四五” 新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向列示，政策同時(shí)要求積極推動(dòng)各新型儲(chǔ)能示范區(qū)項(xiàng)目建設(shè)。
2022 年以來(lái)，超級(jí)電容在電力調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域加速落地。伴隨超級(jí)電容能量密 度提升、價(jià)格降低，其在電網(wǎng)各環(huán)節(jié)調(diào)頻應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)始凸顯，22 年以來(lái)，超級(jí)電 容在電網(wǎng)調(diào)頻和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)密集落地，包括岸儲(chǔ)一體化、一次調(diào)頻、火儲(chǔ)聯(lián)調(diào)、混合 儲(chǔ)能等領(lǐng)域。2022 年是超級(jí)電容在電網(wǎng)調(diào)頻、混合儲(chǔ)能領(lǐng)域規(guī)模落地的元年，行業(yè)正在 迎來(lái)加速拐點(diǎn)。
2. 需求端：超級(jí)電容在多應(yīng)用領(lǐng)域具備廣闊空間，靜待市場(chǎng)爆發(fā)
2.1. 電力能源：新能源并網(wǎng)增加調(diào)頻需求，超級(jí)電容參與電網(wǎng)調(diào)頻全環(huán)節(jié)
新能源裝機(jī)規(guī)模、發(fā)電量占比快速提升。截至 2021 年，我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模 328GW、307GW，合計(jì)占全國(guó)電力總裝機(jī)規(guī)模比例為 27%；2021 年風(fēng)電、光伏發(fā)電量 6556 億千瓦時(shí)、3270 億千瓦時(shí)，合計(jì)占全國(guó)總發(fā)電量比例 12%。根據(jù)國(guó)家能源局網(wǎng)站， 風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量比重將持續(xù)提升，2025 年將達(dá)到 16.5%左右。
新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)調(diào)頻需求顯著增加。發(fā)電側(cè)，傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)與電力 系統(tǒng)強(qiáng)耦合，能夠提供慣量、維持電網(wǎng)頻率，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，同步發(fā)電機(jī)的機(jī) 械慣量可以提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用容量以彌補(bǔ)系統(tǒng)功率缺失，避免觸及系統(tǒng)低頻減載保護(hù)。而光伏、風(fēng)電通過(guò)電力電子設(shè)備連接至電網(wǎng)，暫態(tài)響應(yīng)速度較快，不具備根據(jù)機(jī)端頻率 和電壓信號(hào)進(jìn)行自主調(diào)節(jié)的能力，即慣量支撐、一次調(diào)頻、主動(dòng)調(diào)壓、阻尼能力缺失， 因此導(dǎo)致電網(wǎng)頻率面臨挑戰(zhàn)。用電側(cè)，分布式光伏逐步接入電網(wǎng)，新能源車(chē)充換電、計(jì) 算機(jī)、通信等新型產(chǎn)業(yè)用電量超預(yù)期，均導(dǎo)致用電側(cè)功率預(yù)測(cè)的難度提升，進(jìn)而導(dǎo)致電 網(wǎng)頻率波動(dòng)加劇。根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2019 年上半年，全國(guó)調(diào)頻服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用達(dá) 27 億元，占全國(guó)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用比例為 21%，僅次于調(diào)峰 38%和備用 36%。
一次調(diào)頻、二次調(diào)頻在頻率調(diào)整范圍、能力方面有所差異。一次調(diào)頻是各并網(wǎng)機(jī)組 的調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)頻率變化，自發(fā)的進(jìn)行機(jī)組調(diào)整以恢復(fù)電網(wǎng)頻率，但只能做到有差 控制，二次調(diào)頻是人為地根據(jù)電網(wǎng)頻率變化調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，能夠做到無(wú)差調(diào)節(jié)，一次、 二次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)間一般在 30 秒以?xún)?nèi)、30 秒至 15 分鐘時(shí)段。1） 一次調(diào)頻：21 年以來(lái)政策開(kāi)始發(fā)力一次調(diào)頻市場(chǎng)建設(shè)。2021 年 12 月山西省能 源監(jiān)管辦發(fā)布全國(guó)首個(gè)一次調(diào)頻市場(chǎng)交易實(shí)施細(xì)則，2022 年 5 月國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《并網(wǎng)電源一次調(diào)頻技術(shù)規(guī)定及試驗(yàn)導(dǎo)則》正式實(shí)施，文件明確要求接入 35kV 及 以上電壓等級(jí)電力系統(tǒng)的火電、水電、核電、儲(chǔ)能電站、風(fēng)電、光伏等并網(wǎng)電 源均應(yīng)配置一次調(diào)頻功能，一次調(diào)頻機(jī)制開(kāi)始逐漸明確。2） 二次調(diào)頻：目前市場(chǎng)化調(diào)頻的主要環(huán)節(jié)，價(jià)格機(jī)制已比較成熟。二次調(diào)頻是當(dāng) 前市場(chǎng)化調(diào)頻的主要環(huán)節(jié)，價(jià)格機(jī)制比較成熟，電網(wǎng)輔助服務(wù)主體通過(guò)市場(chǎng)化 競(jìng)標(biāo)方式執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)頻指令，綜合調(diào)頻能力決定項(xiàng)目盈利，衡量綜合調(diào)頻能力 的指標(biāo) K 值主要受響應(yīng)速度（K1）、調(diào)節(jié)速率（K2）、調(diào)節(jié)精度（K3）影響。
現(xiàn)有火電、水電機(jī)組調(diào)頻存在多方面局限性，火電廠加裝儲(chǔ)能方案?jìng)涫芮嗖A。目前 我國(guó)各大區(qū)域電網(wǎng)中，主要以大型水電和火電機(jī)組作為電網(wǎng)調(diào)頻電源，通過(guò)調(diào)整調(diào)頻電 源出力來(lái)響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化，但水電、火電機(jī)組調(diào)頻存在一定局限性，例如，火電機(jī)組 響應(yīng)時(shí)滯長(zhǎng)、參與調(diào)頻損害機(jī)組壽命，水電機(jī)組的應(yīng)用存在地理位置、季節(jié)變化的限制?；痣?儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)頻方案能夠顯著縮短火電機(jī)組響應(yīng)時(shí)間，提高火電機(jī)組調(diào)節(jié) 速率及調(diào)節(jié)精度，以廣東某電站加裝儲(chǔ)能前后的調(diào)頻數(shù)據(jù)為例，調(diào)頻綜合性能指標(biāo) K 值 在加裝儲(chǔ)能后由 0.73 提升至 2.96，調(diào)頻效果顯著改善。
超級(jí)電容適配電網(wǎng)短時(shí)高頻、高功率調(diào)頻需求，發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用電側(cè)應(yīng)用逐 步落地。儲(chǔ)能調(diào)頻正以快速、精準(zhǔn)的功率響應(yīng)能力成為新型調(diào)頻輔助手段，但受限于鋰 電池標(biāo)稱(chēng) 5000 次左右的循環(huán)壽命，現(xiàn)有儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目大多僅響應(yīng) AGC 二次調(diào)頻，而不 響應(yīng)一次調(diào)頻，超級(jí)電容則憑借高功率、長(zhǎng)壽命特性適配電網(wǎng)短時(shí)高頻、高功率調(diào)頻需 求。根據(jù) GMCC，其 EDLC、LIC 產(chǎn)品分別推薦應(yīng)用于 15~30s 一次調(diào)頻系統(tǒng)、15 分鐘 級(jí)的二次調(diào)頻系統(tǒng)，能夠彌補(bǔ)超短時(shí)、短時(shí)的儲(chǔ)能短板。新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性挑戰(zhàn)升級(jí)，發(fā)電側(cè)風(fēng)光儲(chǔ)平滑入網(wǎng)、混合儲(chǔ)能系 統(tǒng)中響應(yīng)調(diào)頻指令，輸配電側(cè)變電站調(diào)頻、配電終端后備電源，用電側(cè)后備電源、功率 電源（于 2.4 介紹），均需使用功率型儲(chǔ)能器件以提供短時(shí)、高功率峰值脈沖，超級(jí)電容 在發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用電側(cè)多環(huán)節(jié)的應(yīng)用已開(kāi)始落地。
1） 發(fā)電側(cè)：支持風(fēng)光平滑入網(wǎng)，在電池+超容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中負(fù)責(zé)響應(yīng)調(diào)頻指令
針對(duì)光伏、風(fēng)電并網(wǎng)在慣量響應(yīng)方面的缺失，可采用超級(jí)電容作為短時(shí)儲(chǔ)能裝置以 平抑風(fēng)光并網(wǎng)帶來(lái)的功率波動(dòng)。以引入超級(jí)電容的風(fēng)電系統(tǒng)為例，將超級(jí)電容并聯(lián)于直 流母線，與雙向 DC/DC 變換器構(gòu)成功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)功率大于指定的輸出功率時(shí)，超 級(jí)電容充電，當(dāng)功率小于指定功率時(shí)，功率差值由儲(chǔ)能裝置補(bǔ)充，超級(jí)電容放電。超級(jí) 電容能夠基于大功率特性為光伏、風(fēng)電機(jī)組提供額外虛擬慣量，使其平滑輸出接入電網(wǎng)， 減少新能源發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊。
鋰離子電池、超級(jí)電容以互補(bǔ)形式組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，支持調(diào)峰、調(diào)頻模式切換。鋰離子電池具有能量密度高、儲(chǔ)/釋能時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，可用于實(shí)現(xiàn)削峰填谷；超級(jí)電容具 有功率密度高、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，同時(shí)延長(zhǎng)電池 使用壽命。二者可以互補(bǔ)形式組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，響應(yīng)園區(qū)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的削峰填 谷或調(diào)頻調(diào)度指令，最大限度發(fā)揮儲(chǔ)能作用。以三峽烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，整套系統(tǒng)由 3 個(gè)預(yù)制艙體組成，分別為 0.5MW/1MWh 鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)艙、1MW/0.1MWh 超級(jí) 電容儲(chǔ)能系統(tǒng)艙、1.5MW 儲(chǔ)能變流器艙，各儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)直流匯流柜接入相應(yīng)的儲(chǔ)能變 流器，再分別接入功率路由器±750V 直流母線。鋰離子電池負(fù)責(zé)削峰填谷及響應(yīng)調(diào)頻 持續(xù)分量，超級(jí)電容負(fù)責(zé)響應(yīng)調(diào)頻隨機(jī)分量與脈動(dòng)分量，盡可能減少電池介入調(diào)頻響應(yīng) 的次數(shù)，延長(zhǎng)電池使用壽命。
2） 輸配電側(cè)：用于變電站調(diào)頻、配電終端后備電源，保證輸配電線路電能質(zhì)量
超級(jí)電容應(yīng)用于變電站，將一次調(diào)頻滯后時(shí)間縮短至毫秒級(jí)別。以南京江北新區(qū) 110kV 虎橋變電站投運(yùn)的超級(jí)電容微儲(chǔ)能裝置為例，該裝置主要由超級(jí)電容模塊、電力 電子變流器和快速功率控制器三部分組成，快速功率控制器可在 10 毫秒內(nèi)完成頻率檢 測(cè)，電力電子變流器可在 2 毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)有功功率的快速、精準(zhǔn)支撐，因此若電網(wǎng)發(fā)生大 波動(dòng)引起頻率跌落時(shí)，該微儲(chǔ)能裝置可以在 12 毫秒內(nèi)進(jìn)入一次調(diào)頻模式，對(duì)比傳統(tǒng)發(fā) 電機(jī)組10秒以上的一次調(diào)頻響應(yīng)延遲，超級(jí)電容微儲(chǔ)能裝置使一次調(diào)頻過(guò)程明顯提速。市場(chǎng)規(guī)模方面，根據(jù)國(guó)網(wǎng)江蘇電力測(cè)算，江蘇省內(nèi)變電站的可利用空間具有新增 200 萬(wàn) 千瓦超級(jí)電容微儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的潛力。
超級(jí)電容用作配電終端后備電源，可提高電網(wǎng)自愈可靠性、降低維護(hù)成本。配電自 動(dòng)化終端后備電源由蓄電池、鋰電池轉(zhuǎn)向超級(jí)電容，超級(jí)電容大功率、長(zhǎng)壽命、免維護(hù) 的特性使配電自動(dòng)化終端電網(wǎng)自愈可靠性提高、維護(hù)成本降低。當(dāng)電力線路發(fā)生故障時(shí)， 超級(jí)電容可為配電自動(dòng)化終端和開(kāi)關(guān)柜提供不間斷電源，使配電終端在線路故障情況下 仍能維持一段時(shí)間的工作，為完成故障檢測(cè)、保護(hù)跳閘、重合閘自愈以及狀態(tài)上報(bào)主站 等一系列操作爭(zhēng)取時(shí)間，從而將故障區(qū)間隔離，并恢復(fù)非故障區(qū)間的供電，使故障停電 區(qū)域最小化。根據(jù)山西煤化所，目前廣州供電配電網(wǎng) 6242 條公用饋線已實(shí)現(xiàn)自愈全覆 蓋，配網(wǎng)線路故障處理時(shí)間由原本的 30 分鐘下降至 120 秒。市場(chǎng)規(guī)模方面，根據(jù)中科 院山西煤化所測(cè)算，配電終端用超級(jí)電容電源僅廣州地區(qū)的存量市場(chǎng)就達(dá)到約 1 億元， 每年以 16%的增速增長(zhǎng)，南網(wǎng)地區(qū)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為廣州地區(qū)的 5 倍以上。
2.2. 汽車(chē)領(lǐng)域：適用于啟停、安全冗余電源等場(chǎng)景，助力汽車(chē)性能、安全雙提升
汽車(chē)領(lǐng)域內(nèi)，超級(jí)電容憑借高功率密度、高安全性、使用壽命長(zhǎng)、寬溫域等特性， 可在 12V 電氣系統(tǒng)下被用作主電源、安全冗余電源，在 48V 電氣系統(tǒng)下被用作線控電 源，在 HEV 車(chē)型中被用作主電池電芯，助力汽車(chē)性能、安全雙提升。
1）12V 主電源：替代鉛蓄電池，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)高功率啟動(dòng)、制動(dòng)能量回收、電壓穩(wěn)定
12V 電氣系統(tǒng)下，通常采用鉛蓄電池作為 12V 電源，用于汽油機(jī)、柴油機(jī)的啟動(dòng)， 但鉛蓄電池存在生產(chǎn)及回收環(huán)節(jié)污染、充放電速度慢、暫態(tài)功率響應(yīng)能力較差等問(wèn)題， 環(huán)保政策方面，全球限鉛令以歐洲為重心，汽車(chē) 12V 鉛蓄電池被替代趨勢(shì)凸顯；使用性 能方面，使用鉛蓄電池可能在汽車(chē)起步、剎車(chē)、加減速、爬坡、顛簸等復(fù)雜工況下，產(chǎn) 生暫態(tài)功率不易被蓄電池吸收，母線電壓波動(dòng)頻繁，因此影響車(chē)輛電能質(zhì)量等問(wèn)題。以 超級(jí)電容替代鉛蓄電池作為 12V 主電源，能夠高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)汽車(chē)高功率啟動(dòng)、制動(dòng)能量回收、電壓穩(wěn)定三大功能。
2）12V 安全冗余電源：受益于智能駕駛滲透對(duì)電氣設(shè)備安全要求提升
超級(jí)電容同時(shí)可用作激光雷達(dá)、域控制器、電控轉(zhuǎn)向、電控制動(dòng)、智能座艙、電動(dòng) 門(mén)鎖等關(guān)鍵電子電氣設(shè)備的安全冗余電源，減少因?yàn)殡娮悠骷г斐傻慕煌ㄊ鹿屎徒?低潛在召回風(fēng)險(xiǎn)。2011 年發(fā)布的 ISO 26262 即強(qiáng)調(diào)通過(guò)開(kāi)發(fā)階段的測(cè)試及驗(yàn)證，來(lái)保證 安全相關(guān)的電子產(chǎn)品的功能性失效不會(huì)造成危險(xiǎn)，未來(lái)伴隨自動(dòng)駕駛等級(jí)提升、汽車(chē)電 動(dòng)化升級(jí)，超級(jí)電容有望實(shí)現(xiàn)在車(chē)用安全冗余電源領(lǐng)域的滲透。
3）48V 線控電源：線控底盤(pán)加速滲透，超級(jí)電容適配其大功率需求
逐步升級(jí)的自動(dòng)駕駛需求要求汽車(chē)底盤(pán)執(zhí)行層能夠按照決策層指令進(jìn)行精確執(zhí)行， 底盤(pán)線控化是以電信號(hào)傳遞取代傳統(tǒng)機(jī)械連接的操縱技術(shù)，是 L2+以上自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)執(zhí) 行層響應(yīng)速度、精度提升的關(guān)鍵技術(shù)。線控底盤(pán)包括線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控?fù)Q擋、 線控油門(mén)和線控懸架五大核心系統(tǒng)，其中，線控油門(mén)技術(shù)已較成熟，線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn) 向、線控懸架的滲透率開(kāi)始快速提升。線控系統(tǒng)的執(zhí)行器主要是大功率的電動(dòng)機(jī)、伺服電機(jī)，例如，單個(gè)轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的功 率范圍在 550~800W，電機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器的功率可達(dá) 1000W，因此需應(yīng)用 48V 供電系統(tǒng)， 通過(guò)提高供電電壓來(lái)滿(mǎn)足大功率需求。超級(jí)電容可用作 48V 線控電源，憑借高功率密 度、長(zhǎng)壽命、寬溫域、響應(yīng)速度快的優(yōu)質(zhì)性能，保證線控系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。
4）HEV 電芯：超級(jí)電容適配 HEV 主電源高功率、長(zhǎng)循環(huán)壽命需求
HEV 電池只接受汽車(chē)自身動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)電或動(dòng)能回收帶來(lái)的能量，無(wú)法從外部獲 得電能，因此 HEV 車(chē)型電池容量較小，通常在 0.8~2.1kWh，采用功率型電芯以滿(mǎn)足快 充快放要求，對(duì)電芯能量密度要求不高，但對(duì)電池循環(huán)壽命、充放電次數(shù)有較高要求。目前 HEV 主電源的兩大主流路線為三元鋰電池、鎳氫電池，現(xiàn)行技術(shù)路線存在能量超配、功率不足的問(wèn)題，超級(jí)電容高功率密度、耐低溫、長(zhǎng)壽命的優(yōu)良特性則與 HEV 應(yīng) 用高度適配，有望成為 HEV 主電源的新選擇。新能源汽車(chē)處于市場(chǎng)滲透階段，購(gòu)車(chē)成本較高、充電樁建設(shè)不完善都是一定程度上 阻礙純電動(dòng)汽車(chē)滲透的因素，根據(jù)工信部預(yù)測(cè)，至 2030 年我國(guó)汽車(chē)保有量中燃油車(chē)將 依然占據(jù) 80%份額，而 HEV 作為替代傳統(tǒng)燃油車(chē)的車(chē)型，目前已憑借減排優(yōu)勢(shì)成功吸 引了眾多消費(fèi)者與汽車(chē)廠商的消費(fèi)與布局，根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2022 年上半年國(guó)內(nèi) HEV 節(jié) 能乘用車(chē)銷(xiāo)量合計(jì)約 37.1 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) 50%，對(duì)應(yīng)配套的電池裝機(jī)量約 0.54GWh， 同比增長(zhǎng) 64%，伴隨節(jié)能減排政策的持續(xù)推進(jìn)，未來(lái) HEV 市場(chǎng)有望延續(xù)增長(zhǎng)，為超級(jí) 電容在 HEV 主電源領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造增量空間。
應(yīng)用端，超級(jí)電容汽車(chē)啟停解決方案陸續(xù)上車(chē)。早在 2014 年 Maxwell 即披露，其 超級(jí)電容產(chǎn)品已配置到超過(guò) 100 萬(wàn)輛乘用車(chē)上，如雪鐵龍 C4、標(biāo)致 308 等，后續(xù)也有 凱迪拉克、奧迪、大眾、寶馬等多車(chē)型應(yīng)用。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，2019 年 4 月國(guó)內(nèi)首個(gè)搭載 超級(jí)電容的乘用車(chē)量產(chǎn)車(chē)型紅旗 H5 正式上市，根據(jù)烯晶碳能，其車(chē)規(guī)級(jí)超級(jí)電容已在 紅旗 H5/H9、Volvo-XC40 等品牌車(chē)型實(shí)現(xiàn)批量化應(yīng)用，截至 2021 年底已批量供貨累計(jì) 300 萬(wàn)只單體，配套近 10 萬(wàn)輛車(chē)，截至 2022 年 6 月烯晶碳能已經(jīng)收到汽車(chē)用超級(jí)電容 定點(diǎn)項(xiàng)目超 20 億元。
2.3. 交通運(yùn)輸：LIC 技術(shù)路線下，超級(jí)電容公交實(shí)現(xiàn)充電 5 分鐘、行駛 30 公里
交通運(yùn)輸領(lǐng)域與汽車(chē)領(lǐng)域類(lèi)似，超級(jí)電容主要可在軌道交通、公交車(chē)、卡車(chē)、船舶 等應(yīng)用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能/備用電源、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、能量回收三大功能，同時(shí)可用于實(shí)現(xiàn)特 定場(chǎng)景下，如船舶發(fā)電機(jī)控制梯度與升沉補(bǔ)償、軌道交通無(wú)接觸網(wǎng)運(yùn)行等功能。
軌道交通車(chē)輛應(yīng)用超級(jí)電容，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收、啟停瞬間高功率充放電。以超級(jí) 電容并聯(lián)蓄電池組成軌道交通車(chē)輛的制動(dòng)能量回收利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)制動(dòng)時(shí)回收電能， 非制動(dòng)時(shí)釋放電能，制動(dòng)能量的回收以列車(chē)原有電制動(dòng)的再生制動(dòng)回饋為基礎(chǔ)，對(duì)車(chē)載 逆變器回饋到牽引網(wǎng)的制動(dòng)能量中引起觸網(wǎng)電壓升高部分進(jìn)行回收，非制動(dòng)狀態(tài)下，本 車(chē)為主要負(fù)載，同時(shí)可為同一供電區(qū)間內(nèi)的其他相鄰列車(chē)進(jìn)行功率補(bǔ)償。伴隨 LIC 能量密度提升，超級(jí)電容公交實(shí)現(xiàn)充電 5 分鐘、行駛 30 公里。鋰電池純 電公交車(chē)需要建立配套的封閉集中充電場(chǎng)所，結(jié)合公交車(chē)行駛路線固定、啟停次數(shù)多等 特點(diǎn)，以超級(jí)電容為主電源，公交車(chē)可在?？空緯r(shí)間通過(guò)智能柔性充電弓進(jìn)行迅速充電， LIC 能量密度提升帶動(dòng)超級(jí)電容公交儲(chǔ)電量提升，單次充電可行駛里程由 5 公里提升至 30 公里。據(jù)久事公交集團(tuán)披露，2020 年底，上海 930 路、17 路、18 路、隧道 8 線、146 路新增 89 輛超級(jí)電容車(chē)，加上已經(jīng)投運(yùn)的 11 路、26 路，上海超級(jí)電容公交車(chē)超過(guò)百 輛，配套的 6 個(gè)超級(jí)電容快充站也已完成外線送電。與新能源公交應(yīng)用類(lèi)似，LIC 技術(shù)未來(lái)有望切入到高爾夫球車(chē)、旅游觀光車(chē)、機(jī)場(chǎng) 擺渡車(chē)、擺渡船等閉環(huán)線路運(yùn)行的場(chǎng)景，增量市場(chǎng)廣闊。
2.4. 工業(yè)領(lǐng)域：作為備用電源、能量回收系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域
智能電表場(chǎng)景下，超級(jí)電容用作內(nèi)部 RTC 電路后備電源，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化充放電電路設(shè) 計(jì)、保障智能電表長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。智能電表相較傳統(tǒng)的電子式電表具備電能計(jì)量、實(shí)時(shí) 監(jiān)控、自動(dòng)控制、信息交互、數(shù)據(jù)處理等功能，是智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的重要組成部分， 2021 年疫情導(dǎo)致智能電表鋪設(shè)進(jìn)度放緩的負(fù)面影響消除后，我國(guó)智能電表招標(biāo)量開(kāi)始 回升，2021 年招標(biāo)量 6674 萬(wàn)只，同比增長(zhǎng) 28.2%。超級(jí)電容作為智能電表內(nèi)部 RTC 電路后備電源的優(yōu)勢(shì)在于，其可滿(mǎn)足智能電表-40℃ ~+85℃的嚴(yán)苛工作溫度要求，超長(zhǎng)工作壽命能夠保障智能電表長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，超級(jí)電容 相對(duì)間接的充放電管理電路設(shè)計(jì)能夠簡(jiǎn)化 RTC 后備電源設(shè)計(jì)。目前，國(guó)網(wǎng)智能單相表 已明確提出使用超級(jí)電容作為 RTC 保持后補(bǔ)后備電源，保持 RTC 電路準(zhǔn)確運(yùn)行 48 小 時(shí)以上，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置電池可更換的目的。
風(fēng)電變槳場(chǎng)景下，備用電源需在極端惡劣情況下提供緊急電力，應(yīng)用超級(jí)電容相較 鉛酸電池更具成本優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電變槳備用電源需要在遭遇大風(fēng)惡劣天氣或電網(wǎng)掉電等極端 情況下提供電力、使槳葉緊急順槳，其所需電能總量不大，但需在短時(shí)間內(nèi)提供足夠的 電壓和電流，對(duì)備用電源的功率密度、惡劣環(huán)境耐受能力要求極高；且備用電源直接并聯(lián)在直流母線上、長(zhǎng)期處于荷電待機(jī)狀態(tài)，對(duì)備用電源的長(zhǎng)期荷電壽命要求較高。根據(jù) Skeleton，使用鉛酸電池作為風(fēng)電變槳備用電源需每年維護(hù)、4 年更換一次，而使用超級(jí) 電容無(wú)需維護(hù)、15 年更換一次，超級(jí)電容作為風(fēng)電變槳備用電源使用成本顯著更低。
港口起重機(jī)場(chǎng)景下，電動(dòng)機(jī)工作功率高達(dá) 200kW，使用超級(jí)電容彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載 狀態(tài)下的系統(tǒng)動(dòng)力不足。港口起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作功率高達(dá) 200kW，通常采用柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)組作為動(dòng)力源，在起重機(jī)集中作業(yè)情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降、電 壓降低，短時(shí)需要足夠的瞬時(shí)功率，超級(jí)電容可以利用其高功率密度的特性，快速提供 大電流以彌補(bǔ)系統(tǒng)動(dòng)力不足，避免電壓、頻率波動(dòng)導(dǎo)致停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，超級(jí)電容在起重機(jī)處于輕載上行或重載下行兩種狀態(tài)下，收集系統(tǒng)回饋的能 量，起重機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)下時(shí)，再將收集的能量送至主電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。根 據(jù) Skeleton 案例分析，在起重機(jī)系統(tǒng)中添加超級(jí)電容后相較添加前，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能 30%、減少二氧化碳排放 10%。超級(jí)電容同樣可在電梯、地鐵輕軌等系統(tǒng)中發(fā)揮制動(dòng)能 量回收的作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、降低運(yùn)行成本的目標(biāo)。
不間斷電源場(chǎng)景下，超級(jí)電容可在幾秒內(nèi)提供兆瓦級(jí)的 UPS 解決方案，防止生產(chǎn) 損失與系統(tǒng)故障。不間斷電源（UPS）用于給對(duì)電源穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備提供不間斷 的電源，該應(yīng)用可以避免電壓暫降、暫升、中斷等電能質(zhì)量問(wèn)題造成的產(chǎn)品損失、生產(chǎn) 時(shí)間損失、設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。在數(shù)據(jù)中心、智能制造、數(shù)據(jù)信息化管理、安全生產(chǎn)、 電力電子制造等領(lǐng)域，連接電網(wǎng)和負(fù)載的超級(jí)電容 UPS 解決方案可在幾秒內(nèi)提供兆瓦 級(jí)的脈沖，同時(shí)具備零維護(hù)、長(zhǎng)壽命、寬工作溫度范圍等優(yōu)勢(shì)。
3. 供給端：產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)攜手成長(zhǎng)，本土廠商迎增長(zhǎng)機(jī)遇
中國(guó)超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。2021 年全球超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模分地區(qū)來(lái)看，亞太 地區(qū)份額占 39%位列第一，中國(guó)是亞太地區(qū)超級(jí)電容市場(chǎng)規(guī)模排名第一的國(guó)家，2021 年 市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 25.3 億元，占全球 24%份額，且中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模同比增速達(dá) 32%，遠(yuǎn)高于全 球市場(chǎng) 15%的同比增速，伴隨中國(guó)本土超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商的共同努力，中國(guó)有 望引領(lǐng)全球超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商齊發(fā)力，加速推進(jìn)超級(jí)電容國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。上游原材料環(huán)節(jié)，電解 液國(guó)產(chǎn)化配套已相對(duì)成熟，電極、隔膜等高技術(shù)壁壘領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化正在加速推進(jìn)，元力 股份、凱恩股份已實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)內(nèi)超級(jí)電容廠商配套供貨，超級(jí)電容核心技術(shù)自主可控趨勢(shì) 凸顯。中游超級(jí)電容制造環(huán)節(jié)，本土超級(jí)電容廠商新建、擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)。下游終端 應(yīng)用環(huán)節(jié)，電力能源、汽車(chē)是超級(jí)電容最主要的兩大增量市場(chǎng)，本土新能源市場(chǎng)的快速 增長(zhǎng)將帶動(dòng)超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)鏈向國(guó)內(nèi)遷移，且有中國(guó)中車(chē)、新筑股份等終端廠商通過(guò)參控 股方式，為本土超級(jí)電容廠商創(chuàng)造合作研發(fā)、協(xié)同成長(zhǎng)機(jī)遇。
超級(jí)電容國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提升，本土廠商迎來(lái)高增長(zhǎng)拐點(diǎn)。2019 年，美國(guó)超級(jí)電容龍 頭 Maxwell 被特斯拉收購(gòu)，其超級(jí)電容業(yè)務(wù)增速逐步放緩，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額逐漸被本土廠 商搶占。目前，多家超級(jí)電容本土廠商已初具規(guī)模，其中，寧波中車(chē)憑借中車(chē)集團(tuán)在交 通領(lǐng)域及風(fēng)力發(fā)電的渠道優(yōu)勢(shì)及技術(shù)研發(fā)支持，已成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的超級(jí)電容廠商；錦州 凱美專(zhuān)精中小型超級(jí)電容，產(chǎn)品以單體為主，在消費(fèi)類(lèi)超級(jí)電容和智能儀表領(lǐng)域形成競(jìng) 爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；江海股份憑借在工業(yè)電容領(lǐng)域的深厚積累，實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景全覆蓋；上海奧威與烯晶碳能則主要聚焦電車(chē)領(lǐng)域。受限于超級(jí)電容項(xiàng)目投入周期較長(zhǎng)，本土廠 商收入體量目前仍較小，未來(lái)，伴隨電網(wǎng)調(diào)頻、混合儲(chǔ)能、車(chē)用等新興領(lǐng)域市場(chǎng)的快速 起量，本土廠商有望迎來(lái)高增長(zhǎng)拐點(diǎn)。
4. 投資分析
4.1. 江海股份：工業(yè)電容龍頭，鋁電解電容穩(wěn)增、薄膜&超級(jí)電容迎業(yè)績(jī)拐點(diǎn)
江海股份布局鋁電解電容、薄膜電容、超級(jí)電容三大業(yè)務(wù)，2021 年公司營(yíng)收、歸母 凈利為 35.5 億元、4.4 億元，同增 35%、17%，22H1 營(yíng)收、歸母凈利為 21.7 億元，3.0 億元，同增 30%、46%。業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面，2021 年鋁電解電容、薄膜電容、超級(jí)電容三大 產(chǎn)品營(yíng)收占比 80.2%、6.3%、6.8%，超級(jí)電容實(shí)現(xiàn) 2.4 億元營(yíng)收，同增 47%。
4.2. 元力股份：國(guó)內(nèi)木質(zhì)活性炭龍頭，超級(jí)電容炭助力業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)
元力股份自成立以來(lái)即專(zhuān)注于活性炭的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售，2021 年實(shí)現(xiàn)硅酸鈉、白 炭黑、硅膠產(chǎn)業(yè)鏈整合。活性炭產(chǎn)銷(xiāo)持續(xù)向好，2021 年產(chǎn)量、銷(xiāo)量達(dá) 11.3 萬(wàn)噸、11.4 萬(wàn) 噸，同增 12%、20%，帶動(dòng)公司整體營(yíng)收和歸母凈利分別為 16.1 億元和 1.5 億元，分別 同比增長(zhǎng) 42%和 21%，22H1 公司營(yíng)收和歸母凈利分別達(dá) 9.9 億元和 1.1 億元，分別同比 增長(zhǎng) 37%和 73%。公司積極布局超級(jí)電容炭產(chǎn)業(yè)，正在引領(lǐng)超級(jí)電容炭國(guó)產(chǎn)替代。元力股份目前已建 成 300 噸/年超級(jí)電容炭產(chǎn)能，預(yù)計(jì) 2024 年擴(kuò)產(chǎn)到 1000 噸/年?？蛻?hù)端，公司已與多家 超級(jí)電容廠商建立良好合作關(guān)系，包括已與中國(guó)林科院產(chǎn)業(yè)化工研究所南京開(kāi)發(fā)總公司、 中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院、錦州凱美能源有限公司等多家企業(yè)達(dá)成合作， 2019 年成為寧波中車(chē)超級(jí)電容炭產(chǎn)品指定戰(zhàn)略合作供應(yīng)商。超級(jí)電容炭市場(chǎng)目前主要 被日本可樂(lè)麗所占據(jù)，公司正在引領(lǐng)超級(jí)電容炭國(guó)產(chǎn)替代，未來(lái)前景十分廣闊。4.3. 風(fēng)華高科：國(guó)內(nèi)被動(dòng)元件領(lǐng)軍企業(yè)，已突破能量型鋰離子超級(jí)電容產(chǎn)品
風(fēng)華高科是國(guó)內(nèi)被動(dòng)元件領(lǐng)軍企業(yè)，主營(yíng)產(chǎn)品包括 MLCC、片式電阻器、電感器、 超級(jí)電容、陶瓷濾波器等多種電子元器件，是目前國(guó)內(nèi)被動(dòng)元件行業(yè)規(guī)模最大、元器件 產(chǎn)品系列生產(chǎn)配套最齊全的企業(yè)。根據(jù)公司消息，其鋰離子超級(jí)電容產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)， 在相同規(guī)格尺寸下，容量比碳基超級(jí)電容大 10 倍，技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。公司超級(jí) 電容全資子公司已于 2021 年 6 月投產(chǎn)，超級(jí)電容研發(fā)生產(chǎn)基地技術(shù)改造項(xiàng)目在持續(xù)推 進(jìn)過(guò)程中，未來(lái)公司有望受益超級(jí)電容下游需求起量。
來(lái)源：未來(lái)智庫(kù)
報(bào)告出品方/作者：東吳證券，馬天翼、唐權(quán)喜