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软件工程及未来发展趋势心得体会 幼师现在未来发展趋势心得体会

2023-07-15 21:32:45 互联网 未知 幼教

软件工程及未来发展趋势心得体会 幼师现在未来发展趋势心得体会

软件工程及未来发展趋势心得体会

软件工程及未来发展趋势心得体会软件工程是一门研究用工程方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它的成果是为软件设计和开发人员提供思想方法和工具。

随着信息化时代的到来,软件的价值和作用越来越得到重视和发展。操作系统从管硬件资源到为高层的软件提供共性的支撑再到后来的人机交互;

商业形态从最开始的硬件辅助到代码核心竞争力到后来的服务阶段。30多年来,随着软件工程的研究和实践取得了跨越性的进步,IT和制造业以及各种行业的结合,进入软件定义时代的阶段。同时获得了一些具有里程碑意义的进展,尽管目前离彻底解决“软件危机”还有一些差距,但软件工程的方法对软件产业的发展还是起到了很大的推动作用。软件产业也迈入了高质量发展的阶段,并且有一定的成绩。

20xx年中国软件产业年会的召开以“软件定义的时代-数字、融合与生态”为主题,中国工程院院士孙家广在主旨演讲中表示,“软件是信息技术之魂,经济转型之擎、网络安全之盾、数字社会之基、大国博弈之焦、高质量发展的抓手,软件赋能、赋值、赋智作用日益明显。”他表示,软件开源是我国成为软件强国的根本举措和保障。中国工程院院士廖湘科也在报告中提出,工业软件要向建设信息技术和先进制造技术深度融合、控制管理整个生产模式的基础软件平台发展。在真实世界感知的数据进入到虚拟世界,进行关联和跨域关联的分析,在进行智能处理之后,再反馈到真实世界。运行平台基于云端的硬件结构,在未来设计软件的过程中,我们要考虑的是不再针对一台服务器设计软件,在设计的时候需要考虑云端,在这样的前提下去设计软件。总的来说,整个软件体系就是一个生态链,市场通过软件平台来控制,所有的技术和商业模式的竞争都堆积在IT软件平台,各个行业的IT从业人员可以协同,硬件追求越来越快,软件追求规模。生态链需要协同创新,学科交叉。软件是灵魂的载体,它具体应用在知识领域在生活智能方面的应用。东软集团股份有限公司董事长兼CEO刘积仁作题为“软件的赋能时代”,表明,企业也是软件的载体。软件在今后具有无限的发展空间,我们应该为从事这个行业而感到幸运。软件在今后的发展中不仅仅表现的是licenseIP的价值,软件可以承载一个崭新的创业的公司创造资本市场的奇迹。核心就是软件表达的方式从我们单纯卖解决方案、卖服务,软件从我们过去依赖于软件工程师,最后我们要成为在新经济的发展、新消费发展的一个新的平台。

信息革命的核心体现在,集成电路是细胞,通讯网络是动脉,计算机工具是大脑,信息资源是血浆,应用需求是心脏,安全是免疫系统,软件是灵魂。软件产业是第一大产业,面向对象是软件技术的基本指导思想,它的发展过程从最初的个人技巧,到结构化,再到最终的面向对象,覆盖范围也发展到运行技术、工具技术、到过程技术。软件理论方法技术应用于X应用场景。应用场景的构建主要是体现在,可感知+可编程+可计算+可调控等方面。软件很大程度上改变了我们的生产生活方式,在现在社会中,对于软件的开发,我们不在只是单纯的系统开发,文档手册,还要考虑到所处的环境以及大数据,智能算法等多方面的综合考量。

软件同时也在驱动着世界经济的变革。在世界经济全球化发展的趋势下,软件行业也在向全球化发展,在今天,软件的开发也不再是一个国家或者一个行业自身的发展而是整个社会的发展趋势。当前软件行业无论国内还是国际上整体处于手工作坊式阶段,以项目组或产品组为单位组织开发人员,围绕一个项目或者一个产品的某一迭代版本进行收工作业。其服务模式始终停留在并行开发多个无关的小型项目。对于这样的情况,单单只是依靠某个国家自身的实力是很难实现软件技术全面提升的。微观层面来看,光学相机被数码相机取代,移动磁盘、光盘基本上被U盘取代。智能手机的出现也带来了IT产业格局的重塑。IT产业巨变的核心动力是用户群体的快速增加以及IT扩散的范围迅速。继智能手机、平板电脑被软件重新定义后,其他IT产品也在不断被软件重新定义,增加一个操作系统之后,物理功能被无限的简化,功能被无限的拓展,不断地丰富。整个经济社会加快在网络空间的映射,形成现实与网络交融的数字世界。信息物理系统(cps)实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。

数据表征、智能处理、软件定义,三元融合将打造一个全新的世界。大数据在消费IT领域的作用更加明显,只要用pc上网或者手机浏览信息,性别、年龄、爱好、踪迹等等便被大数据刻画,从而根据现有信息推断出你可能要做的事。总的来说,大数据不仅是传统产业升级的助推器,同时也是新兴产业的催化剂。软件的定位已经从服务软件发展到定义硬件,也许在不久的将来,软件不仅仅是改变世界,而是重新定义我们已知的世界,正如大数据的出现,或许不久的将来,产品经销商会比我们更了解自己的需求。

随着软件市场的竞争压力越来越大,我们所面临的IT环境更为复杂化,为了应对来自各方面的挑战问题,我们需要更多的创新能力和业务灵活性。提高模块化思想,从根本上解决所面临的问题。

好好思考下作者提出的问题!

读完后觉得自己要学的东西还很多。

软件工程的发展心得体会

信息技术工程学院

11计科纪月20xx091109

20xx年10月18日应信息技术工程学院邀请,云南省优秀中青年破格教授、硕士生导师、昆明理工大学信息工程与自动化学院计算机系副系主任、昆明理工大学软件质量技术研究所所长、中国计算机学会软件工程专委会委员姜瑛教授做客我校,为信息技术工程学院师生作了题为“软件工程的发展”的学术报告。

在学术报告过程中,姜瑛教授的报告语言生动、案例切实,精彩的演讲,让我们对软件工程的了解也更加深入和具体。

20世纪50年代,软件伴随着第一台电子计算机的问世诞生了。以写软件为职业的人也开始出现,他们多是经过训练的数学家和电子工程师。1960年代美国大学里开始出现授予计算机专业的学位,教人们写软件。

在计算机系统发展的初期,硬件通常用来执行一个单一的程序,而这个程序又是为一个特定的目的而编制的。早期当通用硬件成为平常事情的时候,软件的通用性却是很有限的。大多数软件是由使用该软件的个人或机构研制的,软件往往带有强烈的个人色彩。早期的软件开发也没有什么系统的方法可以遵循,软件设计是在某个人的头脑中完成的一个隐藏的过程。而且,除了源代码往往没有软件说明书等文档。

为迎接软件危机的挑战,人们进行了不懈的努力。这些努力大致上是沿着两个方向同时进行的。

从管理的角度,希望实现软件开发过程的工程化。这方面最为著名的成果就是提出了大家都很熟悉的“瀑布式”生命周期模型。它是在60年代末“软件危机”后出现的第一个生命周期模型。如下所示:

分析→设计→编码→测试→维护

后来,又有人针对该模型的不足,提出了快速原型法、螺旋模型、喷泉模型等对“瀑布式”生命周期模型进行补充。现在,它们在软件开发的实践中被广泛采用。

这方面的努力,还使人们认识到了文档的标准以及开发者之间、开发者与用户之间的交流方式的重要性。一些重要文档格式的标准被确定下来,包括变量、符号的命名规则以及原代码的规范式。

软件工程发展的第二个方向,侧重与对软件开发过程中分析、设计的方法的研究。这方面的重要成果就是在70年代风靡一时的结构化开发方法,即PO(面向过程的开发或结构化方法)以及结构化的分析、设计和相应的测试方法。

软件工程的目标是研制开发与生产出具有良好的软件质量和费用合算的产品。费用合算是指软件开发运行的整个开销能满足用户要求的程度,软件质量是指该软件能满足明确的和隐含的需求能力有关特征和特性的总和。软件质量可用六个特性来作评价,即功能性、可靠性、易使用性、效率、维护性、易移植性。

软件不是纯物化的东西,其中包含着人的因素,于是就有很多变动的东西,不可能像理想的物质生产过程,基于物理学等的原理来做。早期的软件开发仅考虑人的因素,传统的软件工程强调物性的规律,现代软件工程最根本的就是人跟物的关系,就是人和机器(工具、自动化)在不同层次的不断循环发展的关系。

面向对象的分析、设计方法的出现使传统的开发方法发生了翻天覆地的变化。随之而来的是面向对象建模语言、软件复用、基于组件的软件开发等新的方法和领域。

与之相应的是从企业管理的角度提出的软件过程管理。即关注于软件生存周期中所实施的一系列活动并通过过程度量、过程评价和过程改进等涉及对所建立的软件过程及其实例进行不断优化的活动使得软件过程循环往复、螺旋上升式地发展。其中最著名的软件过程成熟度模型是美国卡内基梅隆大学软件工程研究所(SEI)建立的CMM,即能力成熟度模型。此模型在建立和发展之初,主要目的是为大型软件项目的招投标活动提供一种全面而客观的评审依据,而发展到后来,又同时被应用于许多软件机构内部的过程改进活动中。

迄今为之,为了达到最初设定的目标,软件工程界已经提出了一系列的理论、方法、语言和工具,解决了软件开发过程中的若干问题,而软件工程正式从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门新兴学科。

姜瑛教授的报告会让我们对软件工程的发展历程和趋势、研究内容和方法等有了更为深入的认识,进一步激发了我们对软件产业的兴趣及关注。

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【世经研究】超级电容器产业运行现状与未来发展趋势

(二)发展历程与阶段

超级电容器的研发最早可以追溯到1962年,美国标准石油公司(SOHIO)制作出一种工作电压为6V,以碳材料为电极的电容器。随后在1970年,该公司又开发出非水电解液多孔碳超级电容器。1971年后金属氧化物或氮化物开始被作为电化学电容器电极活性物质。1979年日本将开发出的超级电容器应用于电动汽车的电池启动系统,开启了电化学电容器的首次商业应用。

中国对超级电容器的研究始于上世纪80年代,最早由高等院校和研究机构对超级电容器展开技术攻关。经过二十多年的不断尝试,中国的科研人员在电极材料与电解液研究领域取得了丰硕的研究成果。2005年中国制订了《超级电容器技术标准》,填补了中国超级电容器行业标准的历史空白。同年,中国科学院电工所完成了用于光伏发电系统的超级电容器储能系统的研究开发工作。2006年,首条超级电容器公交线路在上海投入商业化运营,也是在这一年,超级电容器作为储能装置在轮胎式集装箱龙门起重机上的应用取得了良好效果。之后几年,中国研制的超级电容器成功应用在大型场馆、交通枢纽等场地的照明系统,可用于智能电网的大功率超级电容器也被研制出来。2016年工信部发布了中国首项超级电容器基础标准《超级电容器分类及型号命名方法》,这标志着超级电容器设备正式步入规范化生产阶段。2017年国家科技部正式将“基于超级电容器的大容量储能体系及应用”,列入国家重点基础研究发展规划(简称973规划)。

随着国家对新能源产业政策扶持力度的加大,超级电容器产业的发展近年来受到高度重视。中国国内目前可生产双电层电容器产品的主要有宁波中车、奥威科技、北京集星、锦州凯美、江海股份、哈尔滨巨容等十多家企业。中国国内超级电容器制造商们的自主研发能力不断提高,与国外厂商差距正在不断缩小,其中宁波中车研制出的适用于有轨和无轨电车的石墨烯基超级电容器与奥威科技开发的车用超级电容器均达到了世界领先水平。超级电容器行业作为新兴行业,其发展壮大不仅需要企业不断加强自身的研发生产能力,还需要政府和行业协会的积极引导与大力支持,从而提升优质企业的综合实力,带动整个行业的快速发展。

(三)行业前景

近年来,新能源发展机遇赋予超级电容器的使命,国际产业大流通与大融通,带来了制造业的飞速发展,带动了巨大的能源需求与储能需求,也面临着总体碳排放与环境压力。以大城市为巨大发展中心的集聚之地,是繁荣之源,也是清洁能源高效工作与生活之所,是新能源发展的主体实施地。

新能源产业的发展,包括清洁电源储能与区域供应,纯电动交通,过程节能减排等关键环节,目前以二次电池(锂离子电池为主),超级电容器,氢燃料电池三大核心产品为主要脉络,而衍生扩散出巨大的应用网络。近期又与物联网,车联网形成了新的融通互动,显示出勃勃生机与巨大的机遇。从而成为中国“十一五”以来,国家产业政策积极推动与倡导的方向。这与美国在新能源电动车的发展,日本电池企业的发展,欧洲对于碳减排的绿色产业的巨大政策扶持,形成了异曲同工之妙。

在以新能源驱动的交通为主的产业链中,锂离子电池以产品密度最高为特征,成为乘用车的动力首选,已经形成一个巨大的产业。超级电容器则以功率密度最高为特征,成为客车,轨道交通启动,能量回收应用的必不可少的系统。而氢燃料电池还属于后来者,尚未投入商用。同时,电池与超级电容器的联立系统,起到能量管理与功率管理最高效的系统,是业界看好的发展方向。高端跑车与轿车已经成功实现这一模式,正在迅速进入大众生活。超级电容器在汽车应用主要包括有客车的辅助驱动,卡车的启停电源,乘用车的制动能量回收系统和悬挂电源,快充公共交通等。随着智能电动车的发展,超级电容器在冗余电源方面具有潜在应用价值,满足汽车功能安全要求。多个车企采用超级电容器作为混合动力解决方案,例如:一汽红旗、奥迪、沃尔沃、标致等厂商均推出了采用超级电容器的车型。随着汽车的电动化、智能化、网联化和共享化的发展,超级电容器在可靠性冗余电源和舒适系统等方面具有潜在应用价值,满足汽车功能安全和舒适性要求。在轨道交通领域,超级电容器储能系统作为能量回馈系统和动力系统的应用进入规模推广应用,以地铁再生能量回馈系统应用为例,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。

另外,超级电容器与氢燃料电池的联立系统,被誉为更加合理的搭配,正在预定未来的发展道路。国际众多著名传统内燃机乘用车公司,在这场新能源产业竞争中的固执,被动与最终转向选择,也预示了清洁,绿色产业的高速发展趋势。

二、超级电容器产业发展现状(一)行业发展规模1、到2022年全球超级电容器市场规模将突破1,400亿美元

从全球产业发展来看,超级电容器产业发展起步早,技术相对比较成熟,发展规划完善。多个发达国家把超级电容器作为国家的重点研究和开发项目,提出了中长期发展计划。从市场规模来看,2017年超级电容器市场规模已达到302.4亿美元,预计未来五年的年复合增长率有望达33.0%以上,到2022年全球超级电容器市场规模将突破1,400亿美元。

2、预计到2020年中国超级电容器市场规模有望达到152.7亿元

近年来中国将超级电容器产业的发展提升至国家战略层面,超级电容器的市场规模逐年提升,超级电容器产业迎来了快速发展时期。根据统计数据显示,2012年中国超级电容器市场规模仅仅为15亿元,2015年中国超级电容器市场规模增长至40亿元,2018年中国超级电容器市场规模达到91.3亿元,2019-2020年超级电容器市场年均复合增速将维持在30%左右,预计2020年将达到152.7亿元。

(二)行业竞争格局1、全球超级电容行业竞争格局

国外企业技术领先,占据全球大部分超级电容器市场。在超级电容器的产业化上,最早是1980年NEC-Tokin与1987年松下三菱生产的产品,到20世纪90年代,Econd和ELIT推出了适合于大功率启动动力场合的电化学电容器。

目前,世界上许多国家积极开展超级电容相关的研究开发工作,主要的生产企业有:美国的MAXWELL公司、Ioxus公司,日本的ELNA公司、PANASONIC公司,韩国的LSMtron公司、VinaTechnology公司和俄罗斯的ECOND公司等。目前国外企业处于领先地位,占据着全球大部分市场。日、美、欧洲等均把超级电容器项目作为国家级的重点研究和开发项目,美国的USMSC计划、日本的NewSunshine计划和欧洲的PNGU计划均将超级电容器列入开发内容。

2、中国超级电容行业竞争格局

中国超级电容市场集中度较高,核心超级电容器企业约20余家。前五大市场参与者合计市场规模占比达73.8%,其中美国公司Maxwell由于在风电变桨领域的垄断性地位,成为市场占比最大的公司,为27.0%;宁波中车(20.9%)与奥威科技(10.6%)位列中国超级电容器市场的第二名和第三名。宁波中车在2017年成功研制出石墨烯基超级电容器,安装了这种超级电容器的超级电容公交车充电30秒便可行驶5公里。奥威科技则在有轨电车、隧道机车、新能源公交车等应用领域已形成竞争优势。其他的主要参与者均在某些特定行业领域有所专注。随着中国生产厂商技术的完善提高和规模化效应的逐渐体现,将会有越来越多的国产超级电容器逐渐替代进口产品。

从专利申请方面来看,根据数据显示,中国超级电容器企业的专利布局主要集中在中国国内,海外专利申请量占比不足5%。国外多数公司不仅在本土专利数量较大,在海外也积极进行专利布局,而且在多个技术领域同时进行研发,并申请了大量专利,设置了多层专利壁垒,在单一或多领域实现技术垄断,来获得更大的市场份额。电化学储能、电极材料作为超级电容器的基础技术,是目前最主要的技术热点,中国超级电容器企业应积极利用专利制度寻求技术保护,构建较为完善的专利布局体系,不断扩大市场份额。

(三)行业发展机遇1、得益于下游行业的快速发展,超级电容市场潜在规模巨大(1)有轨电车、电动汽车与混合动力汽车等领域应用

汽车与风电是超级电容器两大重要的应用领域。由于环境污染和能源短缺日益严重,超级电容器在有轨电车、电动汽车与混合动力汽车等领域得到了越来越多的应用。在有轨电车行驶过程中,超级电容器可以吸收列车制动时产生的能量,避免了大量电能的浪费,最多可回收80%的能量,能量利用效率高。2013年至2017年间,随着中国经济的快速发展及社会投资总额的不断增加,有轨电车累计运营里程不断扩大,年复合增长率达到了22.9%。2017年中国现代有轨电车累计运营里程已达到246.1公里。预计未来5年有轨电车里程还将迎来高速发展,有望新建有轨电车里程超过3,000公里,超级电容产品在该应用领域的潜在市场规模达100亿元,超级电容渗透率达50%。

超级电容器在电动汽车与混合动力汽车的启停系统中也能起到关键作用。纯电动汽车在启动的瞬间会产生巨大的电流,对汽车蓄电池造成的损害很大。而超级电容器峰值功率大,能够在瞬间释放强大的电流,降低制动能耗。超级电容器还可以被用作电动汽车的辅助电源,能够有效延长电池的使用寿命。据统计数据显示,2017年中国乘用车产量已达到24.8百万辆,预计中国乘用车产量在未来五年预计将维持平稳发展态势,到2022年累积产量将达到1.5亿辆,超级电容产品在该系统的潜在市场规模达55亿元。

(2)风力发电领域应用

风力发电是超级电容器应用的重要领域。风机的发电效率高度依赖风机控制系统。相比其他储能方式,超级电容器作为风机控制系统的电源具备几大优势:①功率密度高,具备较高的输出功率,可以快速响应风力的变化;②使用寿命长,工作温度区间大,能适应极端严寒或酷暑天气,维护成本较低。尤其在维护成本高、难度高的海上风电站优势更加明显;③能有效地提高风机输出的电能质量,由于自然界的风具有随机性和不稳定性,会对输出电压造成约10%的扰动,超级电容器可以快速响应,在高电压时段储存电能,低电压时段释放电能,平滑的输出电压。伴随着中国累计装机的风电机组数量的稳定提升,预计未来5年超级电容产品在该系统应用的潜在市场规模达20亿元,超级电容渗透率将提高至20%。

综上所述,在中国,有轨电车建设将迎来高峰,对于超级电容的潜在需求潜力巨大。乘用车市场前景广泛,但超级电容应用尚不普及,短期内市场有限,但未来有较大发展空间。风力发电装机量稳定提升,风电变桨用超级电容市场将稳中有升。因此,得益于这些下游行业的快速发展和超级电容渗透率的不断提升,中国超级电容市场潜在规模巨大。

2、政策积极推动超级电容器的发展

超级电容器作为一种新兴储能技术,其发展一直备受关注,中国政府为推动超级电容器行业的健康快速发展,陆续出台了多项鼓励政策。在2006年2月中国国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,超级电容器被列为国家能源领域长期发展规划中的重要一环。

随着环境污染日趋严重、环保压力加大,新能源领域的扶持政策逐渐增多,超级电容器作为一项绿色环保的储能技术受到了市场的关注。2015年3月交通部在《关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意见》中提出重点推广应用插电式(含增程式)混合动力汽车、纯电动汽车,研究推广应用储能式超级电容汽车等其他新能源汽车,到2020年中国新能源城市公交车将达到20万辆,超级电容器在汽车领域的发展潜力巨大。2016年4月,中国工信部印发《工业强基2016专项行动实施方案》,首次将超级电容器列入扶持重点。2016年里关于促进储能发展的政策连续出台,储能行业的发展受到高度重视,大规模储能技术研究及产业化应用被上升到国家战略层面予以支持,进一步推进了储能行业的细分行业—超级电容器行业的发展。

超级电容器行业虽然一直保持高速发展的态势,但行业标准却亟待完善。2006年5月,中国工信部正式出台了《超级电容器分类及型号命名方法》与《超级电容器用充电器通用规范》,对规范超级电容器生产和质量控制、促进超级电容器产业发展起到积极的推进作用。2017年2月,超级电容器入选十三五《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》。2018年11月,中国工信部正式发布了《超级电容器用有机电解液规范》,这是中国首个超级电容器材料标准,该标准完善了超级电容器标准体系,对超级电容器电解液行业的标准化、规范化提出了重要的指导意见,将进一步推动超级电容器在新能源等多领域市场的应用。

3、技术层面不断突破,产业化进程加快

凭借在新能源领域良好的发展前景,超级电容器已经成为许多国家、领域研究的热点。其中电极材料是影响超级电容器电化学性能的最重要因素,当前对于电极材料的研究主要集中在:①提高比表面积;②研制低电阻复合材料,提高材料电导率;③与电解液良好相容,改善超级电容器的循环寿命。此外电极材料与电解液之间的匹配性研究也在进行中,旨在寻找两者最优的组合方式。

对于电极材料的优化一直是超级电容器研究的重点,多孔碳材料、金属氧化物和导电聚合物现已被运用于超级电容器的电极材料的研究应用之中,其中碳材料包括活性碳、石墨烯、碳纳米管等。在与传统的超级电容器电极材料相比,石墨烯由于拥有独特的二维结构和杰出的物理性质(如高导电率、比表面积大等)在多种电极材料中脱颖而出。在过去的十年中,

中国在石墨烯基复合材料的制备及电化学性能领域等方面已取得了重大的研究进展。2014年常州立方能源技术有限公司建成中国首条石墨烯基超级电容器生产线,石墨烯基超级电容器样品成功下线,实现了在石墨烯应用领域的新突破,推动了石墨烯的产业化进程。中国的研究人员已经掌握多种方法用来制备各种具有高能量密度、高功率密度和高循环稳定性的石墨烯基纳米复合材料,其优异的导电性、高能量和功率密度可以优化超级电容器的性能,减少使用限制,进一步打开超级电容器下游应用市场。随着超级电容器在技术层面不断获得突破,产品的成熟度与性能不断提升,下游应用领域规模得到持续扩大,商业应用成熟度得到明显提升。

(四)行业主要应用1、超级电容器在太阳能能源系统中的应用

太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电,其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景上都远远强于光热发电。自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来,世界上就便开始了太阳能光伏发电的应用。

目前,太阳能光伏发电系统有三个发展方向:独立运行、并网型和混合型光伏发电系统。在独立运行系统中,储能单元一般是必须有的,它能将由日照时发出的剩余电能储存起来供日照不足或没有日照时使用。目前,国际光伏能源产业的需求开始由边远农村和特殊应用向并网发电与建筑结合供电的方向发展,光伏发电已有补充能源向替代能源过渡。国内光伏能源系统仍主要是用在边远的无电地区和城市路灯、草坪灯、庭院灯、广告牌等独立光伏发电系统。通过蓄电池组构成的储能系统,能够熨平太阳光照强度波动导致的电能波动,还可以补偿电网系统中的电压骤降或突升,但是由于其充放电次数有限、大电流充放电时间较慢等因素,因此其使用寿命较短,成本较高。因此,在太阳能光伏发电系统中采用超级电容器组将使其并网发电更具有可行性。

2、超级电容器在风力发电系统应用分析

风力发电作为当前发展最快的可再生能源发电技术,具有广阔的应用前景。但是,风能是一种随机变化的能源,风速变化会导致风电机组输出功率的波动,对电网的电能质量会产生影响。

目前,风电有功功率波动多采用直接调节风力涡轮机运行状态的方法来平缓其输出功率,但是该方法的功率调节能力有限;无功功率波动通常采用并联静止无功补偿装置进行无功调节,但无功补偿装置无法平抑有功功率波动。通过附加储能设备,既可以调节无功功率、稳定风电场母线电压,又能在较宽范围内调节有功功率。而风力发电研究表明位于0.01Hz-1Hz的波动功率对电网电能质量的影响最大,平抑该频段的风电波动对电网电能质量的影响最大,平抑该频段风电波动采用较短时间的能量储存就可以达到目的,因此能够实现短时能量存储的小容量储能设备对风力发电的应用价值很高。超级电容器因其具有数万次以上的充放电循环寿命、大电流充放电特性,能够适应风能的大电流波动,它能在白天阳光充足或风力强劲的条件下吸收能量,在夜晚或风力较弱时放电,从而能够熨平风电的波动,实现更有效的并网。

3、超级电容在军用设备领域的应用

在移动通信基站、卫星通信系统、无线电通信系统中,都需要有较大的脉冲放电功率,而超级电容器所具有的高功率输出特性,可以满足这些系统对功率的要求。

另外,激光武器也需要大功率脉冲电源,若为移动式的,就必须有大功率的发电机组或大容量的蓄电池,其重量和体积会使激光武器的机动性大大降低。超级电容器可以高功率输出并可在很短时间内充足电,是用于激光武器的最佳电源。另外,超级电容器还可以用于战术性武器(电磁炸弹)中,作为炸弹发电机(FCC)的核心部件。

4、在城市轨道交通中应用研究分析

与道路、航空等交通方式相比,轨道交通运输具有运量大、定时、安全、环保、节能等显著优点。在全球倡导保护环境、防止地球温暖化的今日,轨道交通的环保、节能的优点已越来越受到人们的重视,今后应大力发展轨道公共交通已成为世界各国的共识。

从20世纪80年代开始,随着电力电子技术的飞速发展,交流牵引传动技术开始在轨道交通车辆上得到应用,并迅速得到普及。轨道交通车辆采用交流传动技术后,再生制动成为列车常用制动时的主要制动方式,由于再生制动能量可供相同供电区间内的其他力行状态的列车利用,这就进一步降低了列车的运行能耗,使轨道交通在节能运行方面的优势越发突出。然而,再生制动的前提是线路上必须有足够的负载来吸收再生能量,否则就容易造成再生制动的列车受电弓电压升高超过允许值,引发主电路断开,导致再生制动失效的现象发生。近年,随着2次电池、飞轮、超级电容(EDLC)、超导等储能技术的发展,如何利用储能技术来解决列车制动失效、改善列车受电弓电压、节约列车运行能量等问题得到世界轨道交通界的广泛关注。

5、超级电容在运动控制领域的应用

在现代高层建筑中,电梯的耗能仅次于空调。以往的电梯采用机械制动的方法,将这部分能量以热的形式散发掉,这不但浪费,而且多余热量使机房温度升高,增加散热的负担和成本。如果能够回收多余的动能及势能,电梯系统真正消耗的能量就只限于电能转换中的损耗和机械损耗,其中主要包括变频器、牵引电机及其机械损耗。

因此,在电梯设计、配置中最迫切需要解决的问题是要全面考虑节能措施。采用节能环保型电梯是未来节能建筑领域的必然趋势。通过分析电梯系统的运动特性,我们可以发现节能的方向:电梯在升降过程结束时,经常会有制动刹车,产生巨大的制动电流,这是可以回收的;另外,在建筑高层,电梯和电梯使用者都具有很大的势能,也可以进行回收。由于超级电容器具有大电流充放电等优良的特性,可在电梯系统中作为能量回收装置回收能量。

超级电容器还可以应用于建筑领域的通风、空调、给排水系统中,作为启动装置。另外,超级电容器还可以应用于电站、变流以及铁路系统中,包括电磁阀门控制系统、配电屏分合闸、铁路的岔道控制装置等。

三、行业未来发展趋势(一)薄膜电容将逐渐取代铝电解电容

以风力发电、太阳能发电、电动汽车为代表的新能源市场日益繁荣,极大地拉动了电容器的市场需求。薄膜电容在新能源领域的应用开发使得行业迎来新的产业机遇。随着薄膜电容技术的不断发展,其耐高电压、滤波能力强、寿命长、使用温度范围宽、能在恶劣的环境下工作等优点特别适合在新能源领域的应用,因而越来越受到新能源行业的关注。薄膜电容在风力发电、太阳能发电领域的应用主要在电力设备变频、电流变换、电源控制、功率矫正等方面。以前基本上都是使用铝电解电容为主,但薄膜电容在这个领域的优势越来越明显。随着薄膜电容价格的下降,在风能、光伏发电领域,薄膜电容取代铝电解电容将是未来的发展趋势。同时,变频技术应用领域不断推广,通讯设备更新换代周期缩短,多重利好因素作用下,高端电容器市场迅速发展。

(二)超级电容企业可针对性采用不用商业模式进行发展

中国超级电容产业正处于由技术积累向产业化迈进的时期,商业模式还未成型,尚在不断探索中。预计未来中国超级电容产业的商业模式将会逐渐演变成四大类模式:合资设厂、产品租赁、系统集成以及技术授权。

合资设厂是指上下游企业合资设厂的合作模式,对于下游企业来说,可以更低的价格获得更适应自己技术需求的产品;对于上游企业来说,成立合资公司能够保证产品的销售,还能够摊薄扩张产能带来的建设成本。该模式适用于进入门槛高、集中程度高的下游应用领域,如乘用车、客车、轨道交通等行业。

产品租赁是指超级电容器企业可以通过融资租赁或经营性租赁的模式将标准化的超级电容系统出租给下游客户。该模式可以帮助企业迅速扩张市场,并带来金融收入,适用于新能源微电网、岸电系统、可再生能源并网领域。

系统集成是指超级电容器企业通过系统集成提供包括超级电容在内的整体解决方案,可以将超级电容应用到解决下游客户具体需求的系统中。作为系统集成商,企业可以通过整体系统解决方案的销售来带动对超级电容产品的需求。该模式适用于下游客户对超级电容认识不足,需求不明确的情形,可用于有轨电车、UPS、新能源微电网、岸电、可再生能源并网领域。

技术授权是指技术许可企业通过签订合同的方式,向技术受许可企业提供所必需的专利、商标或专有技术的使用权以及产品的制造权和销售权。对于技术许可企业来说,可以通过低风险、低投入的方式进行业务扩张。该模式适用于受制于地域、政策、行业壁垒、资金资本等原因无法直接进入的市场,例如进行海外市场开拓。

超级电容在不同下游行业的应用处在不同的发展阶段,各个行业领域也有不同的行业特点,在开拓市场的过程中,未来四大类商业模式的发展方向已基本明晰,超级电容企业可以针对性采用不同的商业模式。

(三)可在解决电动汽车充电问题上发挥重要作用

随着汽车技术的发展及环保政策趋严,新能源汽车得到迅速发展,市场需求量不断扩大。但电动汽车实际应用的充电问题一直得不到解决,仍然存在充电桩数量不足、布局不合理、维护不到位、老旧小区建桩难等问题。现阶段公众在选择纯电动汽车和传统能源汽车产品消费时,充电的便捷程度(包括充电桩分布位置和充电所需时间)是重点关注方向。由于充电设施前期投入较大,充电设施企业运营盈利差,市场化的参与单位参与意愿低,使得充电设施配套少。其次电动车平均每次充电需要一到三个小时,且电池需要做专门的定期维护,使用3-5年后还需更换新电池,更新费用较高,这些条件严重制约了电动汽车的实际推广和应用。超级电容器可在解决电动汽车充电问题上发挥重要作用,超级电容器具备功率密度大,充放电速度快,瞬间输出功率大的优势,不仅可在汽车启动的时候为汽车提供峰值电流,为瞬间大负荷的工作提供充足的能源保障,而且也可以达到降低燃油成本、降低排放、提高汽车性能的效果。因此,将超级电容器是一种理想的电动汽车储能设备。如再将普通的储能电池和超级电容器组合成混合储能单元,结合两者优势,必将大大提升超级电容器在电动汽车的应用优势。返回搜狐,查看更多

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