相對(duì)鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池，儲(chǔ)能電容具有節(jié)能、超長(zhǎng)使用壽命、安全、環(huán)保、寬溫度范圍、充電快速、無(wú)需人工維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹Maxwell儲(chǔ)能電容在UPS、軌道交通、汽車(chē)、智能儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)是使用鉛酸電池。以風(fēng)力發(fā)電為例，有風(fēng)時(shí)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，無(wú)風(fēng)時(shí)由儲(chǔ)能系統(tǒng)供電。當(dāng)電源斷開(kāi)進(jìn)行切換時(shí)，鉛酸電池需要十幾秒的反應(yīng)時(shí)間。這時(shí)便可由儲(chǔ)能電容進(jìn)行輔助。由于儲(chǔ)能電容是將電荷儲(chǔ)存起來(lái)，可以快速的補(bǔ)充和釋放，而電池則需要經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行充放電。在這十幾秒的時(shí)間里，儲(chǔ)能電容可以提供短時(shí)間的能量，保證電源穩(wěn)定。儲(chǔ)能電容可以工作在在-40℃~65℃之間，可以覆蓋PC -20℃~60℃的工作溫度范圍和電池0℃~50℃的工作溫度。儲(chǔ)能電容是功率密集元件，但放電時(shí)間較短，電池是能量密集型元件，放電時(shí)間較長(zhǎng)。
 

圖1：儲(chǔ)能電容與電池的充放電次數(shù)比較

儲(chǔ)能電容的應(yīng)用主要是用作備用電源和提供峰值功率。儲(chǔ)能電容用作備用電源時(shí)，具有高可靠性、免維護(hù)、長(zhǎng)壽命和寬工作溫度范圍的特點(diǎn)。由于儲(chǔ)能電容能夠進(jìn)行高功率的充放電，所以可以將火車(chē)，城市輕軌的剎車(chē)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，加速時(shí)提供峰值功率，或者可以在吊車(chē)起吊時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供峰值功率。
 

圖2：儲(chǔ)能電容用作備用電源時(shí)原理
 

圖3：儲(chǔ)能電容提供峰值功率時(shí)原理

在電池和發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量的系統(tǒng)中，加入了儲(chǔ)能電容的能量系統(tǒng)比不加的系統(tǒng)更加高效。沒(méi)有儲(chǔ)能電容時(shí)，在負(fù)載啟動(dòng)、維持運(yùn)行和終止的過(guò)程中，能量全部由電池或發(fā)動(dòng)機(jī)供給。如果加入了儲(chǔ)能電容，負(fù)載啟動(dòng)時(shí)需要的峰值功率可以由儲(chǔ)能電容承擔(dān)，負(fù)載運(yùn)行時(shí)，主要由電池或發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，負(fù)載終止時(shí)，儲(chǔ)能電容可以重新捕獲能量，特別是在機(jī)車(chē)、電動(dòng)機(jī)、汽車(chē)、吊車(chē)的啟動(dòng)和剎車(chē)時(shí)。這樣，加入了儲(chǔ)能電容做輔助電源，可以提高能量利用效率，延長(zhǎng)電池和發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

在大型碼頭吊車(chē)上，柴油機(jī)配合Maxwell儲(chǔ)能電容不僅能夠提高能量使用效率，柴油機(jī)尺寸可以縮減一半即可提供所需動(dòng)力。在城市輕軌列車(chē)上，列車(chē)剎車(chē)可以為電容迅速充電，列車(chē)加速時(shí)放電，節(jié)約電網(wǎng)電能消耗。

相機(jī)開(kāi)啟閃光燈照相時(shí)，需要電池不斷提供峰值能量，這會(huì)縮短電池壽命，儲(chǔ)能電容與電池配合為閃光燈提供能量，可以有效的保護(hù)電池。電表中使用儲(chǔ)能電容可以替代電池，在水/氣表中使用儲(chǔ)能電容配合電池，可以延長(zhǎng)電池使用期限。下圖中Maxwell儲(chǔ)能電容在電表中替代電池，儲(chǔ)能電容不僅壽命長(zhǎng)，而且板上面積比電池小。
 

圖4：Maxwell儲(chǔ)能電容在電表中替代電池