新能源給電容器業帶來的發展機遇

南通江海電容器股份有限公司  姚建軍

    近日，國務院召開常務會議，審議并通過了《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，節能環保、新一代信息技術、生物科技、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車七個產業將被重點培育，加快推進。

    會議確定，將對七大產業加大財稅金融等政策扶持力度，并設立戰略性新興產業發展專項基金。相對于傳統產業，七大產業起步較晚，目前，在市場熱點顯得難以為繼的背景下，七大產業無疑將成為新興奮點，其細分領域的上百家上市公司有望受益，而國家新能源汽車的各項支持政策也正在緊鑼密鼓地制定中，目前已知的《節能與新能源汽車發展規劃（2010年至2020年）》，在其草案中顯示，中央財政將投入超過1000億元發展新能源汽車產業。各行各業，都將目光注視到新能源會給各自的行業所帶來的新機遇。

    在新能源及新能源汽車領域中，對于電容器業而言，不但作為為新能源控制系統、電源管理系統、電源逆變及直流交流切換系統的等相關上游企業是一次難得的歷史性機遇，同時，無疑給不可或缺的電容器業也帶來了一次難得的發展機遇。

    一、新能源領域

    新能源又稱非常規能源，是指傳統能源之外的各種能源形式。指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。

    現在國家都在大力提倡使用風能、太陽能，這是清潔能源。所以現在越來越多公司在設計太陽能發電、風能發電電源管理系統的時候，選型時主要是高電壓、大容值的電容器有很大的產品需求。比如風能產品系統，有三處運用電容器到這個產品中，第一個可以選用薄膜電容器做高電壓吸收的應用；還有一個是DC-LINK，DC-DC轉換過程中，起濾波儲能的作用；還有并網的時候還有抗干擾的電容。見圖一所示。

    需要說明的是，一般這三款電容里面，大家最關注的就是DC-LINK電容，一般用戶有兩種電容器可以選擇，第一個就是鋁電解電容器，尤其在DC-DC轉換單元，它的工作電壓是690伏，容量是3300到4700uF，這些僅僅是在小功率風能系統中的應用。大功率單元場合使用的電容器數量還會成倍增加。

    鋁電解電容器的最高耐壓一般是在450V（但目前江海已經開發了最高耐壓達到600V），那么如何在690伏這個電壓值下使用呢？至少需要兩只鋁電解電容串聯達到900伏耐壓滿足大于690伏的要求，一般像這種穩壓和濾波電容器，如果使用鋁電解電容器的話，都需要很多鋁電解電容器串、并聯，才能達到很大的容量值和耐高電壓的使用要求。直流應用的場合也可以選擇使用薄膜電容器，薄膜電容器的應用場合容量值和鋁電解電容器是一樣的，但是它的耐電壓值可以直接做到690伏，不需要通過串、并聯來滿足耐壓的要求的。

    怎樣來選擇鋁電解電容器和薄膜電容器呢？在完全相同的應用場合，到底是采用鋁電解電容器還是采用薄膜電容器呢？以后的趨勢一定是采用薄膜電容器為主，采用薄膜電容器的好處有以下四個方面：

    1．鋁電解電容器是液體電容器，首先有一個使用壽命的限制，現在很多太陽能、風能產品最終使用的用戶對產品有一個壽命的要求，必須要大于15年，產品在15年之內必須是可靠的，因為風能產品的維修費用是非常昂貴和困難的。薄膜電容器是固體電容器，它正好可以滿足這一使用要求，鋁電解電容器有電解液材料的揮發，一般它沒有辦法達到15年的使用壽命期，如果要達到15年的試驗壽命，意味著期間要更換兩到三次。

    2．第二個優點是，由于薄膜電容器的介質材料的特點，決定了它的ESR值低，因而它的發熱量也非常的低，另外，它還可以做到很高的耐紋波電壓。

    3．第三個特點，有更寬使用環境溫度范圍的特性，這也是液體電容器和固體電容器的差別，薄膜電容器在低溫狀態工作的穩定性非常好。

    4．薄膜電容器濾波能力比鋁電容電容器要強很多倍。濾波要好的話可以采用薄膜電容器，轉換的效率更高。這個就是現在在風能、太陽能應用發展的趨勢。

    所以，將來對于南通江海電容器股份有限公司在薄膜電容器方面的投資決策是十分必要的，也是必將在近期會帶來利潤的增長點。

    此外，在太陽能運用方面，由于超級電容器充放電次數可達到數十萬次以上，壽命特性遠遠優于其他電池類產品，這樣，可以解決特別是在高空及密閉狀態免維護的擔憂，所以，常常會運用超級電容器作為儲能器件來取代傳統鉛酸蓄電池，傳統鉛酸蓄電池充電壽命一般在500次左右。譬如，太陽能路燈、交通信號燈就有應用的實例。

    當然，新能源行業除對耐高壓、大電容量電解電容器、薄膜電容器和超級電容器行業帶來市場需求外，對其他常規電容器的需求也會帶來新的增長。在新能源領域的應用，除筆者舉例外，在其他場合具體應用的案例還不勝枚舉。

    二、新能源汽車領域

    最新消息，10月 4日在天津開幕的今年第四次聯合國氣候談判會議上，科技部發布的《中國2010發展中的清潔能源科技》報告提出，今年底我國將在公共交通領域推廣應用2萬輛新能源汽車。

    這份報告指出，中國政府已將新能源汽車作為戰略新興產業之一大力發展。2009年，首批13個“十城千輛”工程示范城市，在公交、出租、公務、環衛和郵政等公共服務領域率先推廣使用新能源汽車。截至2009年底，全國示范推廣各類新能源汽車近5000輛，有70多款新產品投入市場。

    示范工程有力地帶動了民間資本對動力電池、驅動電機的投入，到2011年，可形成15萬輛整車和關鍵零部件生產能力。

    這份報告還明確指出，到2010年底，中國“十城千輛”示范工程將在公共交通領域推廣應用2萬輛以上國產新能源汽車，帶動市場應用15萬輛以上。2015年，中國新能源汽車保有量將發展到100萬輛以上，2020年，新能源汽車市場規模將達到千萬輛級，實現中國汽車工業的技術戰略轉型。

    電動汽車用動力集成系統是涉及多個技術領域、產業領域的高技術密集型產品，也是電動汽車的核心技術和產業競爭的焦點。通過國家十幾年的重點支持，我國雖然在電動汽車用電機及驅動系統、蓄電池系統、充電技術設備相關關鍵技術和產品研究方面取得了重大進展，但與國外系統集成產品的性能還存在較大差距。

    作為該行業中，對電容器有以下幾個方面的運用：

    1.充電機（樁）及充電站系統

    由于中航集團、國家電網、南方電網、中石油、中海油等產業巨頭的積極介入，將我國節能和新能源產業的熱度催生到了一個空前的高度，無疑將對我國新能源汽車的發展起著重要的意義。同時與原有石化供給系統共建充電站系統不但便捷，且成本更為節約，對于充電站的普及和電動汽車的普及也起著更為積極的作用。

   目前充電方案有以下四種方案：

   1）  換電池的方案：支持該方案的有日產、安凱客車、南車時代

   2）  插電充電方案：支持該方案的有上汽、比亞迪

   3）  混合動力方案：支持該方案的有通用、豐田、福特、大眾

   4）  增程方案：支持該方案的以國外幾個知名品牌為主

    無論以上何種方案，總會基于AC-AC,AC-DC,DC-DC及DC-AC轉換技術平臺，在濾波過程中，電解電容器是必不可少的元器件。特別要提出的，在低壓DC-DC轉換系統中，固態電解電容器也是首選和優選的器件，因為固態電容器具有低ESR，長壽命，寬溫等特性而特別適合在北方戶外低溫狀態工作的特點。有些充電系統還會使用到輔助單元系統，如：EPS/UPS、高壓變頻器、高壓開關電源系統，這些都是電容器行業傳統的市場。

    2.電動車電源管理系統

    作為動力電池的管理系統，除對各種電池組電源管理外，還要對于電源的輸出進行管理，包括汽車控制輔助單元電源的管理，有些系統設計還要考慮上下坡能量的補償和吸收等等，作為車載用電子元器件有著許多使用環境不確定性的特點，因此對其會有更為苛刻的要求。

    在混合動力系統中，作為能量的補償和吸收的方案有些采用超級電容器組儲能的方式，因此，對于超大容量的超級電容器將有著很大的需求，上海世博會電動汽車就是很好的運用實例。同時，作為超大容量超級電容器的快速成長及產業化，電動汽車業的發展會起到一定的推波助瀾的作用。

    結語

    新能源及新能源汽車業的發展無疑是一場新的能源革命，標志著新興工業和產業變革的高潮已經來臨，給各關聯行業帶來了機遇和挑戰，作為配套用基礎電子元器件的電容器業也同樣帶來了諸多發展機遇，特別是耐高壓、大容量鋁電解電容器，固態鋁電解電容器，薄膜電容器，超級電容器將會帶來長足的發展良機。■