直到最近，除了軍事和航空航天應用之外，儲能問題幾乎不是問題。除了一些大型便攜式盒式無線電系統(tǒng)之外，大多數(shù)便攜式消費設備都沒有能量預算焦慮。這個問題改變了便攜式設備能夠提供無線服務的時刻。

曾幾何時，便攜式設備提供了一組基于需求的“拉動”功能，例如靜態(tài)音樂回放或電視和/或無線電接收。現(xiàn)在，隨著語音和文本通信等面向“推送”的始終在線功能，云及其雙向數(shù)據(jù)帶寬要求進一步加劇，您會遇到電池不夠大的情況。

坦率地說，對于用戶而言，任何設備充電或電力維護活動（如更換電池）都太過分了。機器人和電動汽車等新的應用空間使電池和儲能問題變得更加嚴重。每個遠程、便攜式和獨立操作的電子設備都需要某種能量存儲，除非它的效率足以隨時利用收集的能量進行操作。

這種對能量存儲的永不滿足的需求對工程師來說是一種強大而持續(xù)的壓力。在當今設計系統(tǒng)時，電源及其存儲和管理必須是首要考慮因素之一，即使不使用電池也是如此。但是一旦你創(chuàng)造了最好和最高效的電力電子產(chǎn)品，你把所有的庫侖放在哪里？

電容器及其大兄弟電容器有多種拓撲結(jié)構(gòu)和材料，可滿足電路板上各種應用的不同需求。在儲能方面，有很多解決方案。板級通用電源設備的一個示例是 Kemet 的 C4AQ 系列，用于工業(yè)、汽車和電源。這些電容器采用聚丙烯金屬化薄膜結(jié)構(gòu)，在 500 VDC 至 1，500 VDC 的電壓下提供 1.0 μF 至 130 μF 的值。

再往上看，有一系列相關(guān)的設備，其性能非常優(yōu)越，被稱為超級電容器或超級電容器。超級電容器具有如此高的能量處理能力，以至于它們可以在成本不是重要問題的應用中與電池積極競爭，作為能量存儲。它們還可用于緩沖標準電池的輸入和輸出以提高性能。

隨著價格下降和可用封裝數(shù)量的增加，超級電容器的應用空間不斷擴大。為幾乎任何系統(tǒng)獲得專門的超級電容器組已經(jīng)很容易。從板級電源到大型車載移動電源，有超級電容器可以滿足幾乎任何需求。

綠色能源間歇性太陽能和風能資源綠色發(fā)電的擴展提供了另一個重要的儲能需求，超級電容器組承諾提供強大、可靠和快速的儲能，至少在設施和小型微電網(wǎng)中是這樣。超級電容器解決了對下一代儲能資源的真正需求，以更快地響應、更頻繁地循環(huán)并支持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和彈性。

并且在規(guī)模的兩端都有超級電容器模塊可用。AVX 的 SCM 系列超級電容器模塊由串聯(lián)的圓柱形雙層超級電容器組成，具有最佳的脈沖功率處理特性，電容值高達 7.5 F，容差為 ±20%，等效串聯(lián)電阻 （ESR） 為在 1，000 KHz 時高達 300 mΩ，高達 5.6 Wh/kg 的高能量密度，以及超過 50，000 次以上循環(huán)的壽命性能。

像這樣的小型超級電容器模塊可以為中小型電子設備提供可靠的保持、能量收集和脈沖電源，單獨使用或與一次或二次電池一起使用，以提供更長的備用時間、更長的電池壽命和瞬時脈沖功率。

例如，Cadenza Innovation 使用一種新穎的構(gòu)造方法制造了超級電池形式的電池。聯(lián)合創(chuàng)始人 Christina Lampe ?nnerud 表示，他們采用已知技術(shù)并將它們組合在一起，創(chuàng)造出比其他選擇更有效的東西。電池設計類似于雞蛋盒，由陶瓷纖維與耐火材料混合制成，并被薄鋁外殼包圍。

該公司與 Fiat 為其 500 車型制造的測試電池系統(tǒng)。在該解決方案中，每個能量輥的陽極都連接到銅導體。導體不僅可以傳輸能量，還可以吸走熱量，并有助于在整個電池中保持均勻的溫度調(diào)節(jié)。每個“蛋盒”都作為一個構(gòu)建塊，連接其他組件，創(chuàng)建一個可能比現(xiàn)有解決方案更緊湊的模塊。

海上陸地車輛和電網(wǎng)不是唯一需要先進儲能的地方；商業(yè)航運是一個迫切需要改進電力系統(tǒng)的領域。主要依靠劣質(zhì)船用油運行，任何能效改進都對大型船舶大有幫助。大型船只內(nèi)部和外部的惡劣環(huán)境加劇了這個問題。從潮濕的空氣到流動的水，振動、熱量和濕度水平使電力解決方案成為一項挑戰(zhàn)。

AHC 使移動船舶上的搬運負載相對于海床或另一艘船舶保持靜止。由于 AHC 系統(tǒng)的性能受到可用功率、電機速度和扭矩的限制，任何動力系統(tǒng)的進步都將顯著改善系統(tǒng)的運行及其對船舶動力的負擔。與各種電池化學成分相比，快速響應時間和無充電問題使得這樣的超級電容器系統(tǒng)不僅對基于船舶的應用非常有吸引力，而且對任何將電力存儲作為重要設計考慮因素的應用都非常有吸引力。

在此應用中，170V 超級電容器模塊在“升起”期間回收能量，并在“降起”期間釋放能量，從而將整體系統(tǒng)功率需求降低多達 75%。與電池不同，超級電容器的使用壽命長達 15 年，無需維護。在緊急情況下，本地存儲的能量可以在負載下實現(xiàn)受控停止，從而減少對相關(guān)系統(tǒng)的潛在機械損壞。

由于其堅固性和易于維護，超級電容器非常適合高可用性和安全性至關(guān)重要的海洋和海上應用。此外，Skeleton 的超級電容器以及 MJR 的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以通過加強網(wǎng)絡、改善電壓和頻率響應、防止或最大限度地減少停電影響，為船舶和鉆井平臺提供瞬態(tài)支持。

向前發(fā)展 儲能是一個已經(jīng)很重要的市場領域，沒有跡象表明增長或范圍會放緩。在各個層面，更好的儲能解決方案都為工程師及其產(chǎn)品提供了支持。只是不要忘記確保您的電力電子設備也能勝任這項任務。