【正文】 ointlyannounced the kickoff of the about one month, a questionnaire piled by top eye care medical experts in China willbe distributed through multiple online partners, including , as well asthrough offline survey events held in universities, middle schools and primary schools acrossthe report will be released based on the survey statistics and analysis, and most importantly,guidelines for parents and youth on how to care for the eyes and prevent myopia — agrowing problem in China39。隨著國(guó)家在風(fēng)能、太陽(yáng)能和電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域的不斷投入，相信我國(guó)的科研工作者有望讓它們盡快應(yīng)用于實(shí)際中。納米牧場(chǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以抵擋機(jī)械性能的退化，從而避免超級(jí)電容器的性能隨時(shí)間逐步下降。我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)不斷努力，將比活性碳有更多貯存離子空間的金屬氧化物附著在直徑大約 100 納米的碳納米管上，而碳納米管又涂在鉭金屬薄片上，由此形成了“納米牧場(chǎng)”的結(jié)構(gòu)。納米碳材料的出現(xiàn)和發(fā)展為超級(jí)電容器電極材料研究提供了新的發(fā)展方向，將給超級(jí)電容器性能提高提供廣闊的發(fā)展思路和空間。此外 ，在我國(guó)大力發(fā)展新能源這一政策指導(dǎo)下 ， 在光伏發(fā)電領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域 ， 超級(jí)電容器以其快充快放等特點(diǎn)為改進(jìn)和發(fā)展關(guān)鍵設(shè)備提供了有利條件。隨著電動(dòng)車(chē)研究的興起，超級(jí)電容器重要的研究方向之一是將其與高比能量的蓄電池連用，在車(chē)輛加速 、剎車(chē)或爬坡的時(shí)候提供車(chē)輛所需的高功率，在車(chē)輛正常行駛時(shí)則由蓄電池充電或由車(chē)輛剎車(chē)時(shí)所產(chǎn)生的電能充電，減少汽車(chē)對(duì)蓄電池大電流放電的要求，達(dá)到減少蓄電池的體積和延長(zhǎng)蓄電池壽命的目的。 (1)能量密度小，不適合應(yīng)用在需求大能量?jī)?chǔ)存的場(chǎng)合； (2)端電壓低，因此必須用多個(gè)超級(jí)電容器進(jìn)行串并聯(lián)才能滿足電壓等級(jí)要求； (3)串聯(lián)產(chǎn)生均壓?jiǎn)栴}，均壓的不平衡會(huì)影響到整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率和壽命； (4)成本高，受其材料和制備工藝的影響，目前一個(gè)單體電容的成本都比較高。 （ 3）小型儲(chǔ)能系統(tǒng)：主要用于調(diào)節(jié)電能質(zhì)量和提高供電可靠性，其主要功能有電壓控制、抑制電壓波動(dòng)與閃變、抑制電壓下跌、瞬時(shí)斷電供電等。 （ 1）大型儲(chǔ)能系 統(tǒng)：主要用作電力網(wǎng)的可調(diào)節(jié)發(fā)電電源，對(duì)電力網(wǎng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，如頻率控制、備用容量控制、動(dòng)態(tài)快速響應(yīng)、削峰填谷調(diào)平負(fù)荷以及防止系統(tǒng)解列和瓦解等。 在提高電能質(zhì)量的過(guò)程中，儲(chǔ)能系統(tǒng)正起著越來(lái)越大的作用。 目前，美國(guó)西屋電氣公司、德國(guó)西門(mén)子公司、日本三菱電氣公司、瑞典 ABB公司等各大電力設(shè)備制造商都制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。 IEEE 給出電能質(zhì)量問(wèn)題的一般解釋為：在供電過(guò)程中導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤操作或故障損壞的任何異常現(xiàn)象。隨著中國(guó)電力體制改革的進(jìn)一步深化，電力行業(yè)被重組為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電公司，國(guó)家電力監(jiān)管會(huì)正式掛牌運(yùn)轉(zhuǎn)，電力市場(chǎng)正在逐步形成。電力市場(chǎng)是電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、供電、用電各部分組織協(xié)調(diào)運(yùn)行并進(jìn)行電力交易的綜合體。經(jīng)濟(jì)性方面 ， 同等容量的雙電層電容儲(chǔ)能裝置的成本同超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的成本相差無(wú)幾 ， 但前者幾乎不需要運(yùn)行費(fèi)用 ， 而后者卻需相當(dāng)多的制冷費(fèi)用 。基于雙電層電容儲(chǔ)能的 STATCOM， 可用來(lái)改善分布式發(fā)電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。 用于靜止同步補(bǔ)償器 靜止同步補(bǔ)償器 (STATCOM)是靈活交流輸電技術(shù) (FACTS)的主要裝置之一 ， 代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)新的發(fā)展方向。 由于超級(jí)電容器充放電迅速，可以適應(yīng)較寬溫度范圍內(nèi)的工作，循環(huán)壽命長(zhǎng)，同時(shí)是真正的免維護(hù)電源，因此可以作為潛艇和船只等設(shè)備的主輔電源，坦克、裝甲車(chē)的超低溫啟動(dòng)電源，航天器、雷達(dá)的動(dòng)力電源，野戰(zhàn)醫(yī)院醫(yī)療器械的主輔電源，單兵小型電臺(tái)的主輔電源等。因此盡管超級(jí)電容器的儲(chǔ)能所能維持的時(shí)間很短 ， 但當(dāng)使用時(shí)間在 1min 左右時(shí) ， 它具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì) ——— 50 萬(wàn)次循環(huán)、不需護(hù)理、經(jīng)濟(jì)。 UPS 由蓄電池提供電能 ， 工作時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng) ， 但是 ， 由于蓄 電池自身的缺點(diǎn) (需定期維護(hù)、壽命短 )， 使 UPS 在運(yùn)行中需時(shí)刻注意蓄電池的狀態(tài)。由于一次合閘的能耗只相當(dāng)于超級(jí)電容器所儲(chǔ)能量 (70kJ)的 3%， 而這一能量在浮充電路中又可很快被補(bǔ)充 ， 因而完全適應(yīng)連續(xù)頻繁的操動(dòng) ， 且具有極高的可靠性。 超級(jí)電容器以其超長(zhǎng)使用壽命、頻繁快速的充放電特性、便宜的價(jià)格等優(yōu)點(diǎn) ，使解決上述問(wèn)題成為可能。超級(jí)電容器的應(yīng)用研究 15 其原因是儲(chǔ)能用電解電容的容量有限 (只有幾千μ F)， 漏電流較大。這些直流電源 設(shè)備 ， 主要是電容儲(chǔ)能式硅整流分合閘裝置和部分由蓄電池構(gòu)成的直流屏。 用于變 /配電站直流系統(tǒng) 我國(guó) 20 世紀(jì) 60～ 80 年代建設(shè)的 35kV 變電站及 10kV 開(kāi)關(guān)站 (室 )， 絕大多數(shù)高壓開(kāi)關(guān) (斷路器 )的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是 CDX 型電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 除此之外，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高也可起到重要的作用。 將超級(jí)電容器與太陽(yáng)能、風(fēng)能系統(tǒng)相結(jié)合，還可能開(kāi)發(fā)出一系列新型的免維護(hù)裝置，例如航空燈，在白天由太陽(yáng)能提供電源并對(duì)超級(jí)電容器充電，晚上則由超級(jí)電容器提供電源。 超級(jí)電容器可以作為太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電裝置的輔助電源，將發(fā)電裝置所產(chǎn)生的能量 以較快的速度儲(chǔ)存起來(lái)，并按照設(shè)計(jì)要求釋放。超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)利用多組超級(jí)電容器將能量以電場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)能量緊急缺乏或需要時(shí)，再將存儲(chǔ)的能量通過(guò)控制單元釋放出來(lái)，準(zhǔn)確快速地補(bǔ)償系統(tǒng)所需的有功和無(wú)功，從而實(shí)現(xiàn)電能的平衡與穩(wěn)定控制。 超級(jí)電容器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 用于分布式發(fā)電 系統(tǒng) 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)越來(lái)越受到重視。 超級(jí)電容器能用作飛機(jī)上柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)工作電源的輔助電源，能提供飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間所需的沖擊大電流，另外還可以解決 422 系列電源車(chē)啟動(dòng)飛機(jī)瞬間功率不足的問(wèn)題，從而在啟動(dòng)瞬間對(duì)直流電源車(chē)發(fā)電系統(tǒng)尤其是內(nèi)燃機(jī)具有很大的保護(hù)作用。除了在固定港口機(jī)械設(shè)備中，在流動(dòng)機(jī)械中也同樣存在上述問(wèn)題。另外，超級(jí)電容器還可以應(yīng)用于電站、變流以及鐵路系統(tǒng)中，包括電磁閥門(mén)控制系統(tǒng)、配電屏分合閘、鐵路的岔道控制裝置等。由于超級(jí)電容器具有大電流充放電等優(yōu)良的特性，可在電梯系統(tǒng)中作為能量回收裝置回收能量。采用節(jié)能環(huán)保型電梯是未來(lái)節(jié)能建筑領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。如果能夠回收多余的動(dòng)能及勢(shì)能，電梯系統(tǒng)真正消耗的能量就只限于電能轉(zhuǎn)換中的損耗和機(jī)械損耗，其中主要包括變頻器、牽引電機(jī)及其機(jī)械損耗。 超級(jí)電容器在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用 在現(xiàn)代高 層建筑中，電梯的耗能僅次于空調(diào)。 2022 年 4 月 22 日， MAXWELL 公司公告稱收到了來(lái)自三家中國(guó)領(lǐng)先的運(yùn)輸巴士生產(chǎn)商總價(jià)值約 1,350萬(wàn)美元的 BOOSTCAP(R)超級(jí)電容器模組采購(gòu)訂單。 在國(guó)內(nèi)涉足新能源汽車(chē)的廠商中，已有眾多廠商選擇了超級(jí)電容器與鋰離子電池配合的技術(shù)路線。鋰離子電池解決的是汽車(chē)充電儲(chǔ)能和為汽車(chē)提供持久動(dòng)力的問(wèn)題，超級(jí)電容器的使命則是為汽車(chē)啟 動(dòng)、加速時(shí)提供大功率輔助動(dòng)力，在汽車(chē)制動(dòng)或怠速運(yùn)行時(shí)收集并儲(chǔ)存能量。 超級(jí)電容器在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用 在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，超級(jí)電容器可與二次電池配合使用，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能并保護(hù)電池的作用。而風(fēng)力發(fā)電研究表明位于 的波動(dòng)功率對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段的風(fēng)電波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響最大，平抑該頻段風(fēng)電波動(dòng)采用較短時(shí)間的能量?jī)?chǔ)存就可以達(dá)到目的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)能量存儲(chǔ)的小容量?jī)?chǔ)能設(shè)備對(duì)風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用價(jià)值很高。 目前，風(fēng)電有功功率波動(dòng)多采用直接調(diào)節(jié)風(fēng)力渦 輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法來(lái)平緩其輸出功率，但是該方法的功率調(diào)節(jié)能力有限；無(wú)功功率波動(dòng)通常采用并聯(lián)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)，但無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)法平抑有功功率波動(dòng)。 超級(jí)電容器的應(yīng)用研究 12 超級(jí)電容器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 中的應(yīng)用 風(fēng)力發(fā)電作為當(dāng)前發(fā)展最快的可再生能源發(fā)電技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)蓄電 池組構(gòu)成的儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠熨平太陽(yáng)光照強(qiáng)度波動(dòng)導(dǎo)致的電能波動(dòng)，還可以補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓驟降或突升，但是由于其充放電次數(shù)有限、大電流充放電時(shí)間較慢等因素，因此其使用壽命較短，成本較高。目前，國(guó)際光伏能源產(chǎn)業(yè)的需求開(kāi)始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已有補(bǔ)充能源向替代能源過(guò)渡。 目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)有三個(gè)發(fā)展方向：獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)型和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電不論在轉(zhuǎn)化效率、設(shè)備成本和發(fā)展前 景尚都遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于光熱發(fā)電。 超級(jí)電容器在太陽(yáng)能能源系統(tǒng)中的應(yīng)用 太陽(yáng)能源的利用最終歸結(jié)為太陽(yáng)能利用和太陽(yáng)光利用兩個(gè)方面。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美、歐、日等的相關(guān)企業(yè)對(duì)超級(jí)電容器的應(yīng)用已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成果。在新能源產(chǎn)業(yè)、交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)、軍事裝備、家用電器等領(lǐng)域均具有較好的應(yīng)用前景?？偟膩?lái)說(shuō) ， 當(dāng)前美 國(guó)、日本、俄羅斯的產(chǎn)品幾乎占據(jù)了整個(gè)超級(jí)超級(jí)電容器的應(yīng)用研究 10 電容器市場(chǎng) ， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的超級(jí)電容器基本上都是雙電層電容器。 kg1。法國(guó)SAFT 公司的 33680 型超級(jí)電容器額定電壓為 3V， 單體重量為 98g，比能 美國(guó) Maxell公司方形超級(jí)電容器，采用碳布與鋁箔復(fù)合及有機(jī)電解質(zhì)，額定電壓為 3V，容量10002700F。日本松下公司的圓柱型超級(jí)電容器，采用碳材料及有機(jī)電解質(zhì)，額定電壓為 3V，容量 8003000F，功率密 度 1000W 目前，俄羅斯、美國(guó)、日本等國(guó)就超級(jí)電容器已開(kāi)展了大量研究工作， 并取得了一定的進(jìn)展。 kg1，遠(yuǎn)期目標(biāo)為：功率密度達(dá)到 :1500W kg1）、壽命長(zhǎng)（ 105次以上）、使用溫度寬（ 60~40℃ ）及充電迅速（ 3min）等優(yōu)異特性，各國(guó)政府和公司都積極開(kāi)展此方面的研究開(kāi)發(fā)工作，并已有各種產(chǎn)品得到了商業(yè)應(yīng)用。 超級(jí)電容器具有功率密度高（大于 1kw這些電容器標(biāo)稱電壓為 ～ 6V， 電容從 102F 至幾 F， 年產(chǎn)量數(shù)百萬(wàn)只。另外 ， 華北電力大學(xué)等有關(guān)課題組 ， 正在研究將超級(jí)電容器儲(chǔ)能 (SCES)系統(tǒng)應(yīng)用到分布式發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)。 表 1 超級(jí)電容器和蓄電池電性能比較 條件 蓄電池 超級(jí)電容器 電化學(xué)位變化 由活性物質(zhì)的熱 力學(xué)性質(zhì)決定 隨活性物質(zhì)的變化而變化 充放電電極電位變化 如果不發(fā)生非熱力學(xué)過(guò)程或物相變化，電極電位保持不變 電極電位隨充電狀態(tài)而發(fā)生變化 電量?jī)?chǔ)存方式 非電容性 電容性 恒電位變化時(shí) 得不到恒流曲線 可得恒流曲線 恒流放電時(shí)電位變化 基本不變 呈線性變化 超級(jí)電容器的應(yīng)用研究 9 2 超級(jí)電容器的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)超級(jí)電容器發(fā)展現(xiàn)狀 在我國(guó)，北京有色金屬研究總院、錦州電力電容器有限責(zé)任公司、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京金正平公司、解放軍防化院，哈爾濱巨容公司、上海奧威公司等也在 開(kāi)展電動(dòng)車(chē)用超級(jí)電容器的開(kāi)發(fā)研究工作， 2022年 ， 由中國(guó)科學(xué)院電工所承擔(dān)的“ 863”項(xiàng)目“可再生能源發(fā)電用超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”通過(guò)專家驗(yàn)收。 當(dāng)對(duì) 超級(jí)電容器進(jìn)行串聯(lián)使用時(shí)，存在單體間電壓均衡問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)電容器電壓超過(guò)標(biāo)稱電壓時(shí)會(huì)導(dǎo)致電解液分解，同時(shí)電容器會(huì)發(fā)熱，容量下降，內(nèi)阻增加，使其壽命縮短。 超級(jí)電容器在使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 在超級(jí)電容器在 使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題： 超級(jí)電容 器 具有固定的極性 ，在使用前應(yīng)確認(rèn)極性。 (7)充放電電流大。 (6)無(wú)污染、可靠性高。 (5)適用溫度范圍廣 。 (4)充放電效率高。 (3)循環(huán)使用壽命長(zhǎng)。超級(jí)電容器的充放電是可逆、快速的物理過(guò)程，若采用大電流充放電，可以在幾十秒至幾分鐘內(nèi)完成。超級(jí)電容器的功率密度可到達(dá)幾十 kw/g，是傳統(tǒng)蓄電池功率密度的幾十倍，這個(gè)特點(diǎn)非常適用于要求短時(shí)輸出高功率的 場(chǎng)合?；钚蕴慷嗫谆姌O和電解液接觸后會(huì)使實(shí)際有效電極表面積增大，通?？蛇_(dá)到 200m2/g，因此超級(jí)電容器從結(jié)構(gòu)機(jī)制理論分析上可以儲(chǔ)存大量的靜電能量。當(dāng)正負(fù)極板間電勢(shì)低于電解液的氧化還原電位時(shí)，電解液內(nèi)的電荷就不會(huì)脫開(kāi)電解液，此時(shí)，超級(jí)電容器處于正常工作狀態(tài)，如果超級(jí)電容器內(nèi)部電容端電壓超過(guò)電解液的氧化還原電極電位時(shí)，電解液中的電荷將脫離，超級(jí)電容器處于非正常狀態(tài)，隨著超級(jí)電容器充放電，正、負(fù)極板上的電荷越來(lái)越少，相應(yīng)的電解液的界面上的電荷相應(yīng)減少，超級(jí)電容器的充放電過(guò)程始終是物理過(guò)程，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng) 。因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池是不同的。由于隨著超級(jí)電容器放電，正、負(fù)極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界面上的電荷響應(yīng)減少。 當(dāng)外加電壓加到超級(jí)電容器的兩個(gè)極板上時(shí)，與普通電容器一樣極板的正電極存儲(chǔ)正電荷，負(fù)極板存儲(chǔ)負(fù)電荷，在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸