超级电容:全球700亿市场静待爆发
超级电容器是一种新型储能装置，以其快速充电、长寿命和高比功率等特性，在储能技术中占据独特地位，广泛应用于电网、汽车、交通运输和风机等领域。随着技术进步，将不断推动超级电容的能量密度提升，同时成本降低和国家政策支持也为产业发展提供动力。目前，全球市场规模在2022年达到244亿元人民币，预计至2029年将增长至719亿元。在竞争格局中，美国Maxwell、日本Elna和Panasonic等企业占据领先地位，而中国企业如江海股份、奥威科技和风华高科也在特定领域取得显著成就，推动产业链的国产化和技术突破。
超级电容革新储能领域
超级电容器是一种新型储能装置，以其快速充电、长寿命和高比功率等特性，在储能技术中独树一帜，能在几秒内充电，具备高达300W/KG至5,000W/KG的容量。
超级电容概念。超级电容器（Supercapacitor），也称为超级电容或电化学电容器，是一种新型的储能装置，是介于传统电容器和充电电池之间的设备。它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性，可以在几秒钟内快速充电，并且能够承受几乎无限的充放电周期而不会显示性能衰减，其容量可达300W/KG至5,000W/KG。
超级电容优势。与传统电容器相比，超级电容具有较大的容量、比能量或能量密度，能够在极端的温度条件下工作，一般操作温度范围可从-40℃到+70℃或更宽，这使得它们适用于各种环境。同时，超级电容可以承受数十万次甚至上百万次的充放电循环，而不会出现显著的性能下降，这比大多数充电电池的寿命要长得多。与蓄电池相比，超级电容器又具有更高的比功率，生产过程中不使用重金属和其他有害化学物质，是一种环保的能源存储解决方案。
超级电容器分为双电层电容器、赝电容电容器和混合型超级电容器。EDLC具有高功率密度和长寿命，但能量密度较低，已商业化。PCs拥有更高的能量密度，但成本高且技术不成熟。混合型超级电容器具有高能量密度和长寿命，目前处于商业化初期，前景广阔。
双电层电容器（EDLC）。双电层电容器是一种物理储能方式，利用多孔炭电极/电解液界面实现双电层储能，工作温度在-40°C-70°C之间，循环寿命大于100万次，已实现商业化应用，是目前超级电容器应用的主流。双电层电容器基于纯静电吸附原理，利用电极和电解质界面形成的双电层存储能量，通常使用活性炭、碳纤维或碳气凝胶等高比表面积材料作为电极，以最大化电极表面的双电层容量。EDLC的充放电过程不涉及化学反应，因此具有较长的循环寿命和较好的温度特性。双电层电容器的优点包括高功率密度、长寿命和绿色环保，但能量密度相对较低。
赝电容电容器（PCs）。赝电容电容器也称为法拉第准电容器，可视为双电层电容器的一种补充形式，通过电极材料表面的可逆氧化还原反应来存储能量。赝电容电容器通常使用金属氧化物（如MnO2、NiOx、V2O5等）或导电聚合物（如PPy、PANI等）作为电极材料。与EDLC相比，赝电容电容器可以提供更高的能量密度，工作温度在-20°C-65°C之间，循环寿命大于1万次，当前应用成本高昂，技术尚不成熟，产业化前景不明朗。
混合型超级电容器（Hybrid Supercapacitors）。混合型超级电容器是在对双电层电容器与赝电容电容器的研究基础上诞生，电极材料既有活性炭材料，也包含二次电池材料，采用物理储能+化学储能的原理，能量密度较高，功率密度较低，工作温度在-20°C-55°C之间，循环寿命大于5万次，当前处于商业化早期，是超级电容器未来研究的重要方向。未来，在电动汽车、便携式电子设备和可再生能源存储系统中具有广泛的应用潜力。
超级电容静待市场爆发
技术进步在提升超级电容器能量密度方面取得显著成就，预计未来能量密度将持续增长。成本降低得益于电解液国产化和电极、隔膜材料国产替代的推进。国家政策如《十四五能源领域科技创新规划》等为超级电容产业提供了强有力的支持，预示着广阔市场前景。
干法电极。超级电容的能量密度主要取决于其比电容和电压窗口，因此进一步提升能量密度的方法包括提高电极比电容、开发高电化学电位区间电解质、优化超级电容结构、减少器件对电解液的消耗等。目前，工艺正在由湿法电极向干法电极发展，干法电极是一种用于制造电极的先进生产技术，拥有良品率和使用寿命高、能量损失少和成本低的优势。随着技术的不断进步，NASA预测2025年超级电容系统能量密度有望提升至 50-100Wh/kg，2030年有望达到 100-200Wh/kg。
成本降低。超级电容上游材料主要包括电极、电解液、隔膜、引线等，其中电极、电解液、隔膜占成本比例分别约35%、30%、20%。电解液国产化配套相对成熟，本土厂商新宙邦占据我国超级电容电解液 50%以上市场份额，而电极与隔膜则因技术壁垒较高而长期依赖进口，电极材料中用量最大、最经济的材料，超级电容炭70-80%从日本可乐丽进口，隔膜主要从美国、日本等国进口，日本NKK占据全球超级电容隔膜60%以上市场份额。元力股份、北海星石、凯恩股份等本土厂商正大力推动电极、隔膜材料国产化，在原材料国产替代趋势下，超容材料成本下降成为必然趋势。
政策推动。“十一五”到“十四五”期间，各部委相继出台多项政策以在技术创新、应用拓展、产业培育等方面支持超级电容产业发展，2022年工业和信息化部等五部门发布的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》，国家能源局、科学技术部推出的《“十四五”能源领域科技创新规划》等政策将国家能源局、科学技术部 《“十四五”能源领域科技创新规划，超级电容未来市场进一步拓宽。
超级电容器在电力能源领域，应用于电网频率稳定性、风光储能平滑入网及混合储能系统中。在汽车领域，作为主电源或安全冗余电源，助力性能与安全提升。交通运输领域中，超级电容实现储能、备用、发动机启动及能量回收等功能。在风机领域，超级电容器对风电系统稳定性和安全性的提升至关重要。
电力能源领域。新型电力系统下，电网频率稳定性挑战升级，发电侧风光储平滑入网、混合储能系统中响应调频指令，输配电侧变电站调频、配电终端后备电源，用电侧后备电源、功率电源，均需使用功率型储能器件以提供短时、高功率峰值脉冲，超级电容在发电侧、输配电侧、用电侧多环节的应用已开始落地。
新能源汽车领域。汽车领域内，超级电容凭借高功率密度、高安全性、使用寿命长、宽温域等特性，可在 12V 电气系统下被用作主电源、安全冗余电源，在 48V 电气系统下被用作线控电源，在 HEV 车型中被用作主电池电芯，助力汽车性能、安全双提升。随着本土新能源产业的发展，超级电容将迎来更旷阔的发展空间。
交通运输领域。超级电容主要可在轨道交通、公交车、卡车、船舶等应用场景下实现储能/备用电源、发动机启动、能量回收三大功能，同时可用于实现特定场景下，如船舶发电机控制梯度与升沉补偿、轨道交通无接触网运行等功能。据久事公交集团披露，2020年底，上海 930 路、17 路、18 路、隧道 8 线、146路新增 89 辆超级电容车，加上已经投运的 11 路、26 路，上海超级电容公交车超过百辆，配套的 6 个超级电容快充站也已完成外线送电。未来有望切入到高尔夫球车、旅游观光车、机场摆渡车、摆渡船等闭环线路运行的场景，增量市场广阔。在地铁领域，使用超级电容器的单地铁线路月节电量达2.7万度，每年节电约33万度，经济效益和环保效益显著。
风机领域。超级电容器在风机领域被广泛应用，目前，中国风机每年的超级电容需求量为5-6亿颗。在电网发生故障时，超级电容器能够迅速提供所需的大电流，以保证风电机组能够安全地进行顺桨操作并停机，从而保护风机免受损害。此外，超级电容器还广泛应用于平滑风电场的功率输出、参与电网的频率调节，以及在风电场中进行能量回收和功率控制，因其高功率密度、快速响应特性和长寿命等优势，在风电系统中发挥着至关重要的作用，以铅酸电池为例，其循环寿命相对较短，使用周期为1-2年，通常在300次到800次之间，维护需求较高。而超级电容器售价虽为铅酸电池的3-5倍，可以保证8-10年无质量问题，一般充放电次数可达到50万次以上，维护简单，可靠性高。
亚太市场领头发展
2022年全球超级电容器市场规模为244亿元，预计至2029年将增长至719亿元，亚太地区以39%的市场份额领先。中国市场在2022年的市场规模达到31.42亿元。
全球市场情况。据QY Research数据显示，2022年全球超级电容器市场规模达到了244亿元人民币，并预计到2029年将达到719亿元，年复合增长率（CAGR）为16.5%。据东吴证券数据显示，超级电容市场规模分地区来看，2021年亚太地区份额占39%，位列第一，欧洲地区占比36%，紧随其后的是北美地区，占据全球市场规模的20%，其他地区占比5%。
中国市场情况。据智研咨询数据显示，2022年中国超级电容器行业市场规模达31.42亿元，随着新能源汽车、智能穿戴等设备的普及，未来中国超级电容器市场规模有望进一步扩张。
2022年全球双电层电容器市场规模为9.18亿美元，中国市场规模为2.96亿美元。竞争方面，美国Maxwell以32.5%的市场份额领先，日本Elna和Panasonic紧随其后。
双电层电容器市场规模。据YH Research数据显示，2022年全球双电层电容器市场规模达到了9.18亿美元，预计到2029年将达到13.92亿美元，年复合增长率为6.50%。中国市场在2022年市场规模为2.96亿美元，约占全球的32.19%，预计2029年将达到4.66亿美元，届时全球占比将达到33.50%。
竞争格局。据北京研精毕智信息咨询数据显示，全球超级电容器市场集中度较高。2021年，美国Maxwell市场份额占比约为32.5%，位居全球首位，紧随其后的是日本的Elna和Panasonic两家企业分别占比21.3%和16.2%，相比之下中国的超级电容器生产企业所占市场份额较少，2021年中国的宁波中车和上海奥威的超级电容器市场份额所占比例分别达到了10.2%和8.8%。
本土厂商迎增长机遇
超级电容器产业链上游主要由电极、电解液、隔膜等材料供应商组成，其中电极材料依赖进口，电解液国产化进展显著，隔膜则主要依靠海外供应。中游制造商提供多样化产品，服务于电网、交通运输、消费电子等多个下游领域。
超级电容上游。超级电容上游为各个材料的供应商，主要包括电极、电解液、隔膜、集流体等其他辅助材料。其中，主流双电层电容器使用的电极材料主要是活性炭、炭黑、石墨烯、碳纳米管等炭基材料，其中活性炭为电容器提供储能容量，炭黑作为电容器的导电网络。双电层材料的进口依赖性较强，本土企业正积极寻求国产替代，国产活性炭材料储能容量更足，但性能衰减更快。目前，中国超级电容器用炭黑主要使用特殊工艺制成的科琴黑，只需极低的添加量即可实现高导电性，炭黑材料约50%来自日本进口，50%依靠国产。
超级电容中游。超级电容中游为超级电容器制造商，主要负责超级电容器产品的生产与销售。超级电容器品类丰富，从静电容量1F以下的小型产品到超过2,000F的大型产品一应俱全，小型产品与大型产品的用途存在较大差异。小型与中型的产品广泛用于老式功能型手机、智能手机、玩具和游戏机等，作为实时时钟和内存的备用电源，大型产品主要用于电力的储存和稳定化、电力辅助、备用电源、能源再生等。中国国内目前可生产超级电容器的主要供应商有江海电容器、奥威科技、集星联合电子等企业。
超级电容下游。超级电容下游主要包括电网、交通运输、消费电子、军工、汽车、工业设备等应用领域。其中，在风电变桨系统领域，约有20%的超级电容器产品应用于新型储能领域，其中风电变桨系统在超级电容器储能应用中占比70%左右，毛利率约30%。在轨道交通领域，超级电容器应用于储能式有轨列车，能够进行制动能量回收，再收能量效率可达85%，且使用寿命较长，循环次数高达百万次，可以保证10年的运行周期。
Maxwell提供1~3,400法拉的超级电容器，以其快速充放电和高可靠性著称。Vina Tech以使用PC电解液生产混合动力电容而独特。Panasonic以其高性能产品在全球市场中占一席之地，2023年上半年销售额创新高，展现了公司在超级电容器领域的强劲发展势头。
Maxwell。Maxwell是超级电容器技术的领先制造商，超级电容器产品可以在比常规电容器更大的电场中储存能量，比常规电容器具有更大的储能容量。超级电容器的静电储能机制使其不仅能够在不到一秒内完成充放电，-40°C~+65°C广泛的温度范围内工作，可靠运行数十万个循环周期，而且还可以承受大的冲击与振动。Maxwell可提供电容为1~3,400法拉的超级电容器单体和16~160V的多单体模块。
Vina。Vina Tech 公司是一家韩国知名超级电容生产商，是世界唯一使用PC电解液生产混合动力电容的企业。Vina Tech 的超级电容器产品线包括 EDLC（双电层电容器）和 VPC（VINA Pulse Capacitor）系列，EDLC 系列支持系统小型化和轻量化的需求，适用于数据中心服务器、车用应急电源、风力发电用 UPS 等多种应用场景，VPC 系列提供更高的电压和更低的自放电特性，是环境友好的混合电容器，具有更长的寿命、更宽的温度范围以及在相同尺寸下更高的放电电流。Vina Tech 在 2023 年的全年收入为55.0 亿韩元（约合 4,700 万美元）。
Panasonic。Panasonic 在全球超级电容器市场中占有一席之地，其产品以高性能和高质量而闻名。公司例如，Panasonic 的 NF 系列超级电容器可用作辅助电池，并提供高级容积效率，无需充电电路且无充电和放电周期数限制适用于存储器备份，可用于视频和音频设备、数据终端、打印机、电饭煲和智能远程控件等。据 Panasonic 的半年财报显示，2023年上半年公司销售额较去年同期增长了 1.4%，达到 4.1194 万亿日元，而最终盈利较去年同期增加了 2.6 倍，达到 2,883 亿日元，这个数字创下了历史新高。
江海股份参与研发的世界最大容量5MW超级电容储能系统在华能罗源发电厂商业运行，展现混合储能模式优势。奥威科技作为国内行业龙头，产品获得国际认证，技术达国际领先水平。风华高科在超级电容器领域取得突破，推出能量型产品，形成成熟产品线。
江海股份。南通江海电容器股份有限公司是从事电容器及其材料、仪器的研究开发、生产和销售的高新技术企业。2024年1月，公司参与了世界最大容量5MW超级电容储能系统的研发与应用，该系统位于华能罗源发电厂，并已正式转入商业运行。这个项目采用了“5MW超级电容+15MW锂电池”的混合储能模式，充分利用了超级电容快速储能和锂电池长时间储能的优势，表现出色，能够显著提升现有储能调频系统的综合性能。2022年江海股份营业总收入达45.22亿元，毛利润11.92亿元，毛利率为26.37%，超级电容业务收入完成3.07亿元，占营业总收入的6.78%。
奥威科技。奥威科技是国内超级电容细分行业龙头。公司的超级电容产品取得了国内首张ECER100证书和ECER10证书，该证书属于全球同行业内的稀缺资源；奥威科技的超级电容器产品，在高功率型超级电容器领域已达到国内先进水平，开发的高能量超级电容器其相关性能指标已处于国际领先水平，超级电容单体能量密度达到102wh/KG，在国外能量型快充超级电容器应用领域具有重要市场地位和占有主要市场份额，能广泛应用于新能源汽车、隧道机车、轨道交通、AGV、纯电动船舶及无人机等领域。2023年，公司的年度报告显示实现营业收入约为2亿元，同比增长1.79%
风华高科。风华高科是国内被动电子元件行业的龙头企业，在超级电容器领域也取得了显著的成就和发展。2022年4月，公司宣布在新能源产品领域取得突破，推出能量型锂离子超级电容器产品，在相同规格尺寸下，容量比碳基超级电容器大10倍，技术处于国内领先水平。现在，公司的超级电容器产品已形成以常规品、低内阻超容、高电压超容、高温超容、模组为主的成熟产品产线。据风华高科2023年年度报告，公司实现营业收入42.21亿元，同比增长8.97%。
