国家主席习近平在气候雄心峰会上通过视频发表题为《继往开来，开启全球应对气候变化新征程》的重要讲话，宣布中国国家自主贡献一系列新举措。

　　在国务院新闻办发布《新时代的中国能源发展》白皮书中，重点强调了依托重大能源工程提升能源技术装备水平一点。其中包括可再生能源发电、储能、先进电网等相关项目。

　　今天小编带来的这期《科技成果推介》就要和大家介绍一下由我院动力传动应用技术研究所研发的超能电容储电变流装备。这项科技成果可应用领域非常广泛，下面就请和小编一同了解下吧。

科技研发

　　超能电容储电变流装备——超级储能元件

　　采用石墨烯材料的超能电容作为存储单元，应用碳化硅（SiC）功率器件和高频电磁隔离元件研发的高质、高效、高功率能量密度的电源变换系统（PCS）和电池管理系统（BMS）,可以为直流母线、交流单相、交流三相提供高质量的中低压交、直流电源，保证用电设备安全，降低系统电能消耗。

　　这种储能与转换方案以超能电容材料为核心，电磁隔离碳化硅转换系统为逆变器件，是新一代的用电方案。

科技创新

　　集多项先进技术于一身的超能电容储电变流装备又有哪些优势呢？

　　接下来小编就和大家详细介绍一下~

　　超能电容储电变流装备优势

01.高倍充放电

　　支持10C充电，50C放电。解决了充电时间问题和放电功率问题。可供用电单位储存谷价电和风光清洁电能，在用电高峰时使用，通过电源变换技术以及智能负载切换技术，实现企业不停电备用电源切换，后备电源采用谷值供电段的能量和太阳能进行补充，解决备用电源安全问题、短时峰值与供电扩容等问题，大幅度降低用电成本和电力设备建设成本，达到了低碳、减排的目标。

高能量密度、高功率密度、超长充放电特性

　　超能电容采用了“赝电容+微孔储锂”的技术，属国内首创，保留了快充、低温特性和循环性。传统锂离子电池不能实现快充（损坏电极），传统的超级电容器能量密度低（重量是锂电池的10倍），传统的镍氢电池循环寿命低、能量密度低。

　　电池电容最大可以实现10C充电，50C放电，这种良好的充放电性能使得小电池，大功率成为可能。

02.高能量密度、高功率密度

超长充放电次数

　　能量密度可以达到130wh/kg，接近磷酸铁锂电池的水平，功率密度可以达到最大10kW/kg，经过实际测试，以5C充放10000次，电容还保持90%的电量。按照正常充放电次数计算，可以保证十万次的使用寿命。

　　目前，超能电容既可以达到电池的能量密度，又保留了电容的高功率密度特性。

03.超强温度特性

　　在零下40°C和零上80°C的环境都可以正常工作。

04.具有良好的安全性

　　超级电池具有良好的安全性能，经过1C6V过充实验不起火不爆炸。经过针刺实验不起火不爆炸。

05.储能成本低

　　与现有储能方式相比，超能电容能量存储本身的成本，可以降低到0.05元/度，储能1度电的超能电容成本为2000元，10万次使用寿命，每次充放0.02元，化学储能逆变器转换效率一般在98%以上。

现有储能方式成本图

第三方检测报告

应用价值

　　强大的性能优势使得超能电容储电变流装备的应用领域及方向十分广泛。

　　下面小编就来给大家列举一些应用领域及使用场景。

01.工厂电能管理

　　可解决目前电力系统备用电源启动慢，意外停电需要时间切换的问题。以离网储能供电设备为例，可以实现和工业企业现有用电系统完全无缝切换，提升用电系统50%以上的供电能力，可降低电网供电建设成本50%。

700kWh集装箱电能系统结构示意图

　　（1）双向储能变流器

　　（2）交流配电柜

　　（3）能量管理调度系统（EMS）

　　（4）空调环境监控系统

　　（5）蓄电池储能单元

　　（6）环境监控系统

　　（7）电池管理系统（BMS）

　　整个电池储能控制和逆变系统，可以实现负载200%变换，能够彻底解决对现有电网谐波干扰问题，实现峰、谷、平切换和光伏储能一体化实现。

02.混合动力车（HEV）

　　新型电池电容能量密度高，循环周期长，支持快充.在刹车、下坡的时候内燃机对电池充电（10C大电流充电），在启动加速时电池提供动力（10C大电流放电）达到节油（20-40%）的目的，十分适用于混合动力车（HEV）。

03.光伏储能

可离网应用的分布式电站

　　不需増费即可扩容的电能管理，峰值释放，大幅度降低电力成本。

光伏+储能的光伏车棚

　　不需増费即可扩容的电能管理，峰值释放，大幅度降低电力成本。

太阳能路灯

　　储能电源即传统蓄电池制约太阳能路灯的推广和应用。新型电池电容器储能电源解决了蓄电池使用寿命短、工作适应性差、对环境污染严重等短板问题。

04.机器人（AGV小车)

　　相比较传统锂电池，新型超能电容能够快速充电，提高工作效率，并且能够给低温环境下AGV小车的运行提供了解决方案。

05.便携电源

　　新型超能电容较高的能量密度和功率密度使得野外工作变得更加便捷。体积小，重量轻的便携电源却能够带动大功率的机械设备，相对于传统的后备电源，无疑能给野外工作人员带来极大的便利。

　　动力传动应用技术研究所

　　我院动力传动应用技术研究所成立于2016年11月，依托电机工程与应用电子技术系、电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室综合技术实力，与国内外电机设计仿真开发机构及企业建立广泛的合作关系。团队由清华大学电机工程与应用电子技术系资深专家柴建云教授领衔担任所长，团队核心成员来自国内外知名高校和企业，具有多年从事动力传动与控制、电机系统节能设计仿真及产品研发实践经验，致力于高性能永磁减速电机、旋转调频调压岸基电源、新能源车动力总成、新型风电装备、碳化硅半导换流系统等产品设计开发，科研成果已经应用于电力、石油、橡塑、造纸、运输、机械等行业，与山东、河北、江苏、安徽、陕西等地多家企业建立了技术合作关系。

　　技术对接、业务洽谈

　　联系人：郭齐江

　　固定电话：022-84819376

　　移动电话：13332029286

　　邮箱：guoqj@tsinghua-tj.org

来源|动力传动应用技术研究所

编辑|张澍

以上相关技术最终解释权归动力传动应用技术研究所