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，興于汽車的應用軌跡為人津津樂道。只是當能量型儲能產品電池行業(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。能源互聯網風口之下，超級電容器要起飛了嗎？

能源互聯網是國際社會火熱的關鍵詞。2015年7月，國務院印發(fā)《關于積極推進“互聯網＋”行動的指導意見》，用大篇幅闡述“互聯網＋智慧能源”，描繪了能源互聯網發(fā)展路線圖。此后，國務院、各部門以及各地方政府陸續(xù)出臺多部政策。2017年9月，《關于推進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見》提出儲能是智能電網、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、能源互聯網的重要組成部分和關鍵支持技術；重點任務之推進儲能技術裝備研發(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，實現儲能與現代電力系統(tǒng)協(xié)調優(yōu)化運行，重點包括應用于智能電網及分布式發(fā)電的超級電容電能質量調節(jié)系統(tǒng)等。
能源互聯網發(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網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；基于互聯網技術實現廣域能源共享；支持交通系統(tǒng)的電氣化；其五大支柱包括清潔能源、分布式能源結構、儲能設備、智能電網、智能交通、物流網絡。不難發(fā)現，儲能技術/設備在能源互聯網東風之下，將獲得長遠發(fā)展。
市場上的儲能設備分為兩大類，一是為高功率應用而設計的“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。
在能源互聯網大背景下，超級電容器可廣泛應用于新能源發(fā)電，微電網系統(tǒng)控制及電能質量調節(jié)等，具體應用：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)具有自我調節(jié)能力，更加穩(wěn)定；為輸配用電設備提供儲能單元，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網帶來什么？
在能源互聯網的大背景下，越來越多的分布式能源接入電網導致電能輸出質量受影響，大量非線性負載接入電網導致電網諧波水平逐年升高；同時大容量沖擊性負荷的啟動引起的電壓暫降等電能質量問題受到人們的重視。凡此種種對電網穩(wěn)定性提出了更新的要求。伴隨現代大功率電力電子、計算機、通訊技術的快速發(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)的電能質量問題。行業(yè)領軍企業(yè)集星科技介紹了相關應用。
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，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，特別適用于離網型微電網中不穩(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，提升電網電能質量。該系統(tǒng)可以單獨或與電池等電源復合成為離網型微電網的儲能裝置，在微電網的發(fā)電側提供的電力出現短暫的電壓波動時，提供補償，同時也用于對光伏發(fā)電的平流，改善供電質量。
虛擬同步機技術：超級電容器應用于虛擬同步機技術，能很好地解決風電、光伏等分布式發(fā)電與電網的兼容性問題，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。該技術使得并網逆變器能夠模擬同步發(fā)電機的運行機理、有功調頻以及無功調壓等特性，使并網逆變器從內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)電上網的穩(wěn)定性、安全性，防止脫網；無論并網還是孤島運行，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后，發(fā)電設備和負荷能夠通過內在的同步機制自主交互，不需要人工調節(jié)的情況下就可以實現系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
電能質量調節(jié)器：市場上已出現大容量UPS、動態(tài)電壓調節(jié)裝置DVR等調節(jié)裝置用以解決電能質量問題。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，調節(jié)器能夠快速平抑復合的波動功率或突變功率，從而改善負荷品質，達到提升電能質量的效果。
混合儲能是能源互聯網發(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級應用。通常情況下，“短跑”+“馬拉松”式混合儲能系統(tǒng)應用乃大勢所趨，此類系統(tǒng)應用能夠滿足具有看似相左的應用，例如快速響應與電力調峰。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用。我國亦有實例，鹿西島并網型微網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)化應用的數據尚無，加之混合儲能系統(tǒng)本身會有更復雜的電源管理要求，但無疑智能技術的快速發(fā)展有助于破解此類技術難題。能源互聯網大發(fā)展下所催生的新型儲能設備要求，對超級電容說恰是機遇。