储能行业的跟踪与研究

楼主的前瞻性研究, 一定会造富视眼开阔的淘股友。

猎人我在淘股论坛守候楼主的新贴好久了。今天2月18日终于如愿以偿！

请楼主hayek接受:猎人我在淘股论坛注册后的首次跟贴发言。

[引用原文已无法访问]

的确，波音在尝试电池。看以下报道：
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全球第一架氢电池动力飞机 波音试飞成功  
2008年04月05日 08:02:42 　来源：现代快报 
美国飞机制造业巨头波音公司4月3日宣布，他们已成功完成氢电池动力飞机的试飞，这也是全球第一次利用氢电池的飞行。这项技术突破有助于推动航空业发展“绿色飞机”。 

  据美国媒体报道，波音公司在今年2月和3月共进行了3次成功试飞。用于测试的小型双人座螺旋桨飞机（如图）重800公斤，机身长6.5米，翼展长16.3米。试飞时机上只有一名飞行员，依靠氢电池提供动力，在1000米高度以时速100公里飞了约20分钟。 

  氢电池被安装在测试飞机的乘客座上，而驾驶座旁放着一个类似潜水员使用的氧气筒。氢电池利用的是氢氧化合生成水时产生的能量，只会生成对环境无害的水蒸气，是一种干净且能再生的绿色“燃料电池”。波音称，这架氢电池飞机的飞行时间可达45分钟，起飞时仍须靠其他电池提供辅助动力，但是在空中飞行时就完全靠氢电池。 

  波音首席技术官约翰·特雷西说：“这是航空史上开先河之举，波音已经完成以氢电池为动力的载人飞行。这项进展是波音历史性的技术成功……预示着更环保的未来。” 

  不过氢电池还难以成为大型商用客机的动力来源。负责试飞计划的波音工程师拉裴纳说，氢电池作为大型飞机的后备动力来源“大概是20年后的事情”。

好贴，收藏并推荐关注。

相关的美股公司包括但不限于：

HEV/VLNC/HPJ/ABAT/CBAK/ALTI/BCON/XIDE/ULBI/ACPW/ZBB/JCI/ETN

这其中多数公司是亏损的，有些公司完全是技术型初创公司。

ETN伊顿这间公司的技术比较独特，是液压储能技术，应该属于物理储能方式，主要应用于商用车，其在美国已经开始和UPS合作推出货运车辆，在中国大陆与多数客车公司合作制造混合动力大巴。福田配套广州的100多辆大巴就是采用的ETN技术。

不错，顶起来

各位好。不一一回复了。感谢各位提供的资料。

这里的储能行业按严格的定义，应该是“我的投资之路”兄说的化学储能方式。

储能行业，谈起来都与EV相连，其实，该行业涉及到较多的行业。在该行业的跟踪和研究上，我也只是一个尝试。作为非专业人士，我们可以从外行的角度来了解和探讨，应该对我们的投资有所帮助，至少可以回避纯故事的陷阱。

有朋友谈到电网的储能设备，锂电池在这方面也有尝试。

In the electric grid services market, we are working with AES Energy Storage, LLC, a unit of AES Corporation, or AES, to develop multi-megawatt battery systems designed to offset sudden power shortages caused by generator or transmission outages and to help regulate the minute-to-minute frequency fluctuations in the grid that are caused by changes in supply and demand. We believe these systems will allow utilities to improve the efficiency and utilization of their generation plants by freeing up the portion of generation capacity usually set aside to provide these reserve and frequency regulation services. Our first electric grid system, a hybrid ancillary power unit, or H-APU, was installed at AES in October 2008. 
这一段摘自A123的招股书。A123同AES的子公司AES能储公司合作开发了一套兆瓦级的电池系统，用以电网的缓冲管理，可能类似于无功补偿设备吧。第一台设备H-APU在08年10月已经安装在AES系统中。



储能行业的技术会层出不穷。我们可以抓住其中的主流。这个主流的确可能就是锂电池。

马衍伟小组：超级电容让新能源更好更强大
近日，在国家自然科学基金、中国科学院“百人计划”的支持下，中科院电工所研究员马衍伟带领的课题组发现了一种可以在较低的反应温度下制备出二氧化锰海胆状微米空心球、纳米团簇、线团状纳米球结构的新方法。该课题组同时对制备产物的形成机理和电化学性能进行了详细研究。结果显示，该方法制备的二氧化锰颗粒大小均匀，形貌可控。

　　“该制备工艺具有过程简单、合成时间短、反应温度低，样品结晶性好，无需表面活性剂，可大规模生产等优点。”马衍伟说，“这就为纳米储能材料的制备提供了一条简单、有效而且可调的新方法。同时也表明，我们在超级电容器储能材料合成研究方面取得了重要进展。”

　　崭露头角的新型储能器件

　　超级电容器（supercapacitor）又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容，是介于电容器和电池之间的储能器件。它既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池的储能机理。

　　马衍伟说：“之所以在名字里加上super（超级），就是因为这种电容器能量密度和功率密度都非常高。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力强，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。”

　　这些特点让超级电容器与氢动力汽车、混合动力汽车和电动汽车的发展密切相关，与燃料电池、锂离子电池等能量供给器件相结合，能够满足车辆启动、爬坡等条件下的瞬时高功率需求，又可延长电池的循环使用寿命，实现电动车动力系统性能的最优化。

　　随着社会经济的快速发展，资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更加依赖于太阳能、风能或者燃料电池等清洁和可再生的新能源。但是，这些能量来源本身的特性决定了这些发电的方式和电能输出往往具有不稳定性，而超级电容器不仅能起到功率调节作用，而且还可作为太阳能电池和风力发电的储能系统，白天储存太阳能电池和风力发电产生的电能，夜间提供照明等所需的能量。

　　此外，超级电容器在高功率脉冲电源、计算机后备电源和军事、航天等诸多领域也具有广泛的应用前景。

　　作为本世纪重点发展的新型储能产品之一，超级电容器正在为越来越多的国家和企业争相研制和生产。

　　而美国、日本等国家凭借多年的研究开发和技术积累，在超级电容器的研究和产业化方面，特别是高比功率和高比能量的超级电容器方面处于领先地位。

　　期待具有自主知识产权的产品

　　虽然超级电容器的原理并不新颖，我国的一些科研机构和公司也开始积极涉足这一产业，并已经具备了一定的技术实力和产业化能力。但是，我国在超级电容器的核心部分——高性能电极材料的生产上一直存在瓶颈。

　　马衍伟指出，电极材料是超级电容器的重要组成部分，是影响超级电容器性能和生产成本的关键因素，因此研究开发高性能、低成本的电极材料是超级电容器研究开发工作的重要内容。

　　马衍伟告诉记者，为了解决上述问题，超级电容器已经被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2005-2020年），成为国家长期发展的能源领域中重要的前沿技术之一。

　　中科院电工研究所在超级电容器应用开发特别是系统集成方面也具有很好的研究基础，做了许多开创性工作。早在2002年，该所研究员齐智平课题组就承担了科技部“863”能源领域前沿研究项目“超级电容器电力储能系统关键技术研究”，并且与企业有密切的合作。

　　而马衍伟课题组的工作是希望能够获得超级电容器的核心部分——高质量电极材料。

　　碳材料是当前研究和应用最为广泛的超级电容器电极材料，它主要包括活性炭、活性炭纤维、碳纳米管和石墨烯等。其中，活性炭材料由于具有稳定的使用寿命、低廉的价格及大规模的工业化生产基础，在目前的超级电容器商品中被广泛采用。

　　但是，活性炭材料比较容易被氧化，导致碳基超级电容器内阻较大，高频特性差，而且活性炭材料的导电性较差。诸多缺陷让它很难满足电动汽车等对超级电容器高能量、高功率密度的迫切需求。这就需要科研人员找到更合适的新材料。

　　马衍伟课题组把目光投向了金属氧化物。

　　他们首先研究的是氧化钌。氧化钌作为一种贵金属氧化物具有比容量高、导电性好（比碳材料大两个数量级）以及在电解液中非常稳定等优点，是目前性能最为优良的超级电容器电极材料，美国已将其应用于航空航天、军事等重要领域。

　　但是钌资源有限，价格十分昂贵，无法普及应用。

　　为了进一步提高性能，降低成本，必须寻找到其他价格较为低廉的金属氧化物电极材料。

　　马衍伟课题组在前人研究的基础上选择二氧化锰作为研究的重点。

　　“二氧化锰类材料，具有价格低廉、对环境友好以及电化学工作窗口宽的显著优点，更重要的是，二氧化锰基超级电容器可采用中性电解质溶液（如Na2SO4、KCl的水溶液等），而不像其他金属氧化物或碳基超级电容器必须采用强酸强碱电解质，这使二氧化锰基超级电容器的组装及使用更安全、更方便。”马衍伟说。

　　马衍伟课题组很快突破了常规制备二氧化锰空心球微米材料的技术，在无需催化剂有效降低成本的基础上通过加入高价离子（Fe3+、Al3+），实现了制备产物的形貌可控。这为超级电容器新型纳米储能材料的制备提供了一条简单、有效而且可调的新方法，课题组同时也申请了国家专利。

　　“但二氧化锰属于半导体材料，导电性差，与贵金属氧化物相比，二氧化锰材料的比电容要偏低。此外，锰的可变化合价多，锰的氧化物结构不稳定，在充放电循环过程中更为突出。因此，如果能有效地克服二氧化锰电极材料存在的问题，其发展前景将是非常光明的。”马衍伟说，“当然，这也是我们下一步研究中需要完善的地方。”

　　《科学时报》 (2009-2-2 A4 科学基金)

3.2 启动性能的改善
超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能，将超级电容（450F/16.2V）与12V、45Ah的蓄电池并联启动安装1.9升柴油机的汽车，在10摄氏度时平稳启动，尽管在这种情况中，当不连接超级电容器，蓄电池也可以启动，但采用超级电容器与蓄电池并联时启动电动机的速度和性能都非常得好。由于电源的输出功率的提高，启动速度由仅用蓄电池时的启动速度300rpm，增加到450rpm；尤其在提高汽车在冷天的起动性能（更高的起动转矩）上，超级电容器是非常有意义的，在零下20摄氏度时，由于蓄电池的性能下降，很可能不能正常启动或需多次启动才能成功，而超级电容器与蓄电池并联时则仅需一次点火。其优点是非常明显的。
3.3 对蓄电池应用状态的改善
超级电容器与蓄电池并联时，由于超级电容器的等效串联电阻（ESR）远低于蓄电池的内阻，因此，在启动瞬间1200A启动电流中的800A电流由超级电容器提供，蓄电池仅提供400A的电流。明显低于仅采用蓄电池的560A，有效地降低了蓄电池极板的极化，阻止了蓄电池内阻的上升使启动过程的平稳电压得到提高。最主要的是蓄电池极板极化的减轻不仅有利于延长蓄电池的使用寿命，而且也可以消除频繁启动对蓄电池寿命的影响。

2.2 主要特点
尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5%或是更少，但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说，这种超级电容器有以下几点优势：
电容量大，超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极，与电解液接触的面积增加，根据电容量的计算公式，两极板的表面积越大，则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。
充放电寿命很长，可达500000次，或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次；可以提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池在如此高的放电电流下的使用寿命将缩短。
可以数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能。
可以在很宽的温度范围内正常工作（-40℃～+70℃），而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作；超级电容器用的材料是安全和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性；而且，超级电容器可以任意并联使用来增加电容量，如采取均压措施后，还可以串联使用。

2 超级电容器原理及特点
2.1 超级电容器原理
超级电容器是一种电容量可达数千法拉的电容量极大的电容器。根据电容器的原理，电容量取决于电极间距离和电极表面积，为了得到如此大的电容量，超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。为此采用了双电层原理和活性炭多孔化电极，超级电容器的结构如图3。双电层介质在电容器两电极施加电压时，在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带电荷相反的电荷并被束缚在介质界面上，形成事实上的电容器的两个电极，如图4，很明显，两电极的距离非常小，仅几纳米，同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积，可以达到200m2/克。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言，超级电容器的这一特性是介于传统的电容器与电池之间。
当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。