第1章 概述

受经济发展和人口增长的影响，一次能源消费量不断增加，随着经济规模的不断增大，能源消费量持续增长。全球变暖和化石燃料的日益枯竭迫使人们大力发展可持续和可再生能源，目前，解决日趋短缺的能源问题，仍是人类面临的巨大挑战之一。因此，学者们纷纷投身新能源领域，在寻找清洁、高效和可再生能源的同时，也积极关注能量存储。太阳能和风能作为最具有发展前景的新能源引起了学者们极大的兴趣，并得到了快速发展，然而这些能源并不稳定，如太阳能在夜晚不能工作，到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低，受到昼夜、季节、地理纬度和海拔等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，效率低和成本高；风能的提供也存在不确定性，许多地区的风力有间歇性，风速不稳定，产生的能量大小不稳定，风力发电需要大量土地兴建风力发电场，进行风力发电时，风力发电机会发出巨大的噪声，因此需要储能系统对能量进行存储后再加以利用。随着石油资源日趋短缺，以及燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。目前针对混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，已经取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池环境污染严重、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和起动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。近几年，超级电容器作为储能元件扮演越来越重要的角色，随着信息技术、电子产品和车用能源等领域中新技术的迅速发展，人们更加关注超级电容器的研究与开发。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发[1]。