2025年11月13日，西安合容新能源科技有限公司总工孙坤凯在深圳核博会核聚变论坛发表《超级电容储能系统在核电领域的应用探讨》主旨报告。
报告围绕超级电容作为功率型储能器件，在核电与核聚变等场景中的供电可靠性、电能质量与快速响应需求展开，介绍了其结构原理、性能优势及与锂电/飞轮/液流等技术的对比。随后重点阐述超级电容储能系统的典型拓扑（纯超容与混合储能）、安全与管理系统（BMS/CMS、电磁兼容）以及在应急电源、调频与高功率脉冲供电等核领域的应用案例，并提出能量密度、成本与标准体系仍需行业协同推进。
关键点：
1. 报告背景与议题框架：探索超级电容在核电场景的可能性（00:00）
主讲人介绍公司参与论坛的目的在于探索超级电容在核电及其他场景的应用机会，并给出报告结构：背景与前景、技术路线、核电领域应用案例、思考与总结以及公司介绍。
2. 核电发展意义与供电需求：可靠性、动态响应与电能质量（01:25）
从政策与产业角度概述核电的重要性：能源安全基石、支撑“双碳”目标、带动高端装备产业链，并提及裂变/聚变技术发展。结合应用需求强调核电/核聚变对电源的更高要求，包括供电可靠稳定、快速响应与动态调节、严苛电能质量、大功率/大电流特性以及多层级应急电源体系。
3. 超级电容原理与性能优势：超快响应、长寿命与本质安全（03:49）
解释超级电容的结构与储能机理（充放电过程主要为离子迁移、无明显化学反应），因此具备高功率密度、超长循环寿命（可达百万次级）、宽温工作（约-40℃至70℃）、免维护与更高安全性等特性；并指出其与飞轮同属典型功率型储能器件。
4. 储能技术对比与定位：功率型与能量型器件的分工（05:51）
对比铅酸、锂电、液流、飞轮与超级电容等路线：铅酸因成本与维护劣势应用减少；锂电应用最广；液流适合长时储能；超级电容在响应速度、寿命、运维与投资成本等方面相对飞轮具优势，更适合大功率短时支撑与电能质量治理。
5. 系统拓扑路线（一）：纯超级电容的大功率短时供电架构（06:45）
给出三类典型架构：①直接串并联（适用于可靠性要求不高或部分直流场景）；②模块化并联系统（模块内加入DC-DC/DC-AC，实现独立控制与母线侧电压调节，适合中低压、低容量直流/交流场景，但受功率器件限制扩容受限）；③级联H桥/高压级联（子模块=超级电容+H桥，可输出可调频率与幅值交流，但控制复杂且高压绝缘/对地问题是难点，适合中高压交流大功率脉冲电源）。
6. 系统拓扑路线（二）：混合储能（超级电容+锂电）提升时长与能量（08:49）
当超级电容储能时长不足时，采用混合储能：①主动式DC-DC耦合（通常DC-DC布置在超级电容侧以实现精确能量管理，并与直流母线并联，再经DC-AC适配负载）；②基于MMC的模块化多电平结构（在模块/母线侧实现能量均衡调度与结构扩展，电压等级可扩展至10kV以上，适合非常规电压/频率的定制需求）。
7. 典型解决方案：直流备用电源、调频电源与中高压定制脉冲电源（10:11）
列举三类方案：①超级电容集成直流备用电源（电压可做到约6kV，可并联至直流母线实现波动抑制与安全备用）；②集中式并联调频电源（储能元件可选超容、锂电或混合，用于一次/二次调频及需求响应）；③中高压定制电源（以MMC/级联H桥为代表，可用于点火电源、粒子约束等大功率脉冲供电，降低对既有配电系统与变压器容量的冲击）。
8. 核心技术与安全验证：材料工艺、内阻控制、封装与系统安全策略（11:43）
介绍单体与系统关键技术：电解液自主调配以提升能量密度与性能；电极干粉捏合与高速分散保证均匀性一致性；电极热压与关键焊接/装配工艺降低内阻、提高效率并减少发热；封装结构面向漏液/泄漏失效模式优化；系统集成包含电压管控与分析。安全方面强调超级电容相对锂电的本体安全（热失控不易引发自燃），并在单体/模组/系统/消防与预警策略上进行热失控条件验证、泄放气体分析与措施制定。
9. 管理系统与电磁兼容：面向超容特性的算法与核电严苛测试（14:59）
指出不少集成会沿用锂电BMS硬件，但软件策略需针对超级电容特性重新设计（均衡策略、SOC/SOH计算等）。主讲公司强调自研BMS/CMS与控制算法，并对核电场景的电磁兼容进行严苛测试与仿真，确保不对其他供电系统产生影响；同时与高校开展系统设计与仿真、平衡策略制定及开发平台建设。
10. 核电/核聚变应用方向与案例：应急电源、调频、电能质量与高功率脉冲（17:40）
总结核领域适用场景：①核电厂应急电源（已有工程实践）；②核电调频系统（分析并网电能质量并提出超容方案）；③核聚变装置高功率脉冲供电（提及约300MW级项目落地）；④核电厂辅助系统供电。并举例国内大型超级电容储能系统用于核聚变机组供电（多模块配置），公司参与立项、可研与优化；另有核电静态棒电源后备冗余供电，以及核爆环境模拟的电源注入装置（利用大电流特性对变压器/电容器等进行注入测试以验证极端环境下安全稳定性）。
11. 挑战与建议：能量密度、成本与标准体系建设，推进模块化与智能调度（20:22）
提出核电发展机遇与结合挑战：超级电容能量密度提升是核心课题，必要时可通过与其他储能器件混合互补；核电安全标准严苛，需要更安全可靠的供电系统设计与验证；当前成本偏高限制大规模应用；行业规范与国标体系尚不完善，需行业共同推动。建议发展混合储能、智能化管理与调度、模块化设计，并依托政策支持推动标准制定与产业协作，以示范项目带动跨行业应用。
12. 公司与产品能力：电芯/模组/变流器/储能舱与多行业业绩（22:20）
介绍公司定位于功率型储能与双电层超级电容电芯及系统，具备定制高压脉冲电源解决方案能力；展示研发体系（院士工作站、与高校联合研究平台）、产能与产品系列（电芯电压等级与容量范围、模块、管理系统、变流器、储能舱等），并列举电网调频、风电一机一储、数据中心、独立储能电站等应用业绩与合作伙伴，表达希望与聚变行业进一步对接需求。
时间线：
00:00 - 开场介绍与报告提纲：说明参会目的、汇报结构与讨论方向。
01:25 - 核电政策与价值、裂变/聚变发展，以及核领域对供电可靠性、响应速度与电能质量的需求。
03:49 - 超级电容基础知识：结构机理、性能指标、与锂电/飞轮等技术对比与定位。
06:45 - 系统技术路线：纯超容拓扑（串并联、模块化并联、级联H桥/MMC）与关键优劣势。
08:49 - 混合储能拓扑：DC-DC耦合与MMC多电平结构，面向更高电压等级与定制需求。
10:11 - 典型解决方案：直流备用电源、调频电源、中高压定制脉冲电源及工程对接现状。
11:43 - 核心技术与安全：材料与工艺降内阻、封装防失效、热失控验证与消防/预警策略。
14:59 - 系统管理与核电适配：超容专用BMS/CMS算法、均衡与SOC/SOH策略、电磁兼容测试与仿真平台。
17:40 - 核电/核聚变应用与案例：应急电源、调频、电能质量治理、高功率脉冲供电与模拟试验装备。
20:22 - 发展思考：能量密度与成本瓶颈、核电安全标准、行业规范不足；建议混合化、智能调度、模块化与标准共建。
22:20 - 公司介绍与产品业绩：研发体系、产能与产品线、典型项目与合作伙伴，呼吁核电电源需求对接。
AI 延伸阅读(下文由AI生成，其内容可能存在偏差，请注意甄别)：
超级电容储能加速切入核电与核聚变电源场景
在核电与核聚变技术加快发展的背景下，高可靠、高功率、快速响应的储能与供电系统正成为关键支撑。作为功率型储能的重要技术路线，超级电容凭借高功率密度、长循环寿命、宽温适应性和较高安全性，被视为核电厂应急后备电源、并网调频、电能质量治理以及核聚变装置脉冲供电等场景的潜在解决方案。
核电被定位为保障能源安全、支撑“双碳”目标的重要低碳基荷电源，同时也带动高端装备制造和相关产业链发展。随着裂变技术持续演进、新型反应堆加快推进，以及聚变装置对磁体电源、脉冲电源和动态调节能力提出更高要求，核电领域对供电系统的可靠性、稳定性、电能质量和应急保障能力提出了更严苛标准。
与锂电池等能量型储能器件相比，超级电容主要依靠双电层机理储能，充放电过程中基本不发生化学反应，因此具备百万次级循环寿命、较小衰减、快速充放电和较低热失控风险等特点。其工作温度范围通常可覆盖约-40℃至70℃，并具备免维护、易监控、绿色环保等优势，适合短时大功率、频繁充放电和高安全要求的应用环境。
在系统技术路线方面，纯超级电容储能系统主要面向短时大功率支撑，可采用直接串并联、模块化并联以及级联H桥或MMC类高压架构等形式。对于需要更长持续时间和更高能量容量的场景，则可采用混合储能方案，将超级电容与锂电、液流电池等能量型储能结合，通过主动式DC-DC耦合或基于MMC的混合结构，实现交流侧与直流侧能量的均衡调度。
核电应用对工程化能力提出了更高要求。超级电容单体需要在电解液配方、电极制造、内阻控制、结构封装等方面持续优化，以提升能量密度、一致性和寿命表现。系统集成层面则需重点解决串并联后的电压一致性、均衡控制、建模仿真和模块间协同问题，并针对核电环境开展严苛的电磁兼容测试，确保不会影响其他关键供电系统。
安全设计同样是核电场景落地的核心环节。超级电容虽然相较锂电具有更低热失控风险，但仍需针对泄压阀定向泄放、寿命期失效模式、热失控条件验证、泄放气体特性分析以及系统级消防预警等建立完整验证体系。管理系统方面，硬件可借鉴锂电BMS经验，但软件算法需要根据超级电容的工作机理重新设计，包括均衡策略、SOC与SOH估算方法等。
目前，超级电容在核电领域的应用方向已覆盖应急及后备电源、并网调频、电能质量治理、辅助系统供电，以及核聚变装置高功率脉冲供电等。相关工程案例包括用于核聚变机组的300MW、3000MJ级大型超级电容储能系统，裂变机组静态棒电源的安全冗余后备电源，以及核爆环境模拟试验中的大电流电源注入装备。此外，超级电容在电网一次调频、二次调频和独立储能等领域的实践，也为其进入核电应用提供了工程经验参考。
不过，超级电容在核电领域大规模应用仍面临多重挑战，包括能量密度有待提升、成本相对偏高、核电安全标准验证周期长，以及行业标准和国家标准体系仍需完善。未来发展路径可能集中在混合储能、智能化管理调度、模块化设计和工程化交付能力提升等方向，通过功率型与能量型储能互补，提高系统综合性能、经济性和安全性。
西安核融新能源等企业正围绕功率型储能开展超级电容电芯、模组、管理系统和储能装备研发，产品覆盖2.7V、3.0V等电压等级，容量范围从100F至3000F/3600F，并具备约200万只年产能。其产品和方案包括标准化储能舱、DVR动态电压恢复装置、调频与网稳系统、混合储能示范项目以及定制化高压脉冲电源等。企业方面也期待与核电和核聚变应用场景进一步对接具体功率型电源需求，推动方案验证和工程落地。
