第1章 概述

受經濟發展和人口增長的影響，一次能源消費量不斷增加，隨著經濟規模的不斷增大，能源消費量持續增長。全球變暖和化石燃料的日益枯竭迫使人們大力發展可持續和可再生能源，目前，解決日趨短缺的能源問題，仍是人類面臨的巨大挑戰之一。因此，學者們紛紛投身新能源領域，在尋找清潔、高效和可再生能源的同時，也積極關注能量存儲。太陽能和風能作為最具有發展前景的新能源引起了學者們極大的興趣，并得到了快速發展，然而這些能源并不穩定，如太陽能在夜晚不能工作，到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低，受到晝夜、季節、地理緯度和海拔等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，效率低和成本高；風能的提供也存在不確定性，許多地區的風力有間歇性，風速不穩定，產生的能量大小不穩定，風力發電需要大量土地興建風力發電場，進行風力發電時，風力發電機會發出巨大的噪聲，因此需要儲能系統對能量進行存儲后再加以利用。隨著石油資源日趨短缺，以及燃燒石油的內燃機尾氣排放對環境的污染越來越嚴重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內燃機的新型能源裝置。目前針對混合動力、燃料電池、化學電池產品及應用的研究與開發，已經取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學電池環境污染嚴重、系統復雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。而超級電容器以其優異的特性揚長避短，可以部分或全部替代傳統的化學電池用于車輛的牽引電源和起動能源，并且具有比傳統的化學電池更加廣泛的用途。近幾年，超級電容器作為儲能元件扮演越來越重要的角色，隨著信息技術、電子產品和車用能源等領域中新技術的迅速發展，人們更加關注超級電容器的研究與開發。正因為如此，世界各國（特別是西方發達國家）都不遺余力地對超級電容器進行研究與開發[1]。