电力设备行业超级电容：高功率驱动已成刚需

内容目录、超级电容：介于传统电容器与电池之间的储能器件，是高功率缓冲器 3二、AI负载功率波动加大，超级电容有望成为AI服务器标配 6三、竞争格局：日系技术引领国内全面追赶 9海外：日本武藏领跑 9国内：超多强，江海股份领航 风险提示 图表目录图表不同储能解决方案的功率密度和能量密度 3图表超级电容循环次数与电池循环次数对比 3图表超级电容与常规电容、电池参数对比 3图表超级电容成本构成 4图表EDLC的充电和放电 4图表ELDC、HSC及各类电池功率/能量密度对比 5图表ELDC、LIC和锂电池LIB功率/能量密度和适用场景比较 5图表碱性水系电解液下三类电容器综合对比 5图表英伟达机柜功率迭代情况 6图表AI训练工作负载 6图表传统数据中心工作负载 6：AIGPU7图表储能元件可平滑AI训练稳态功率波动 7图表AI算力中心多时间尺度储能缓冲方案 8图表超级电容不同的技术路线对比 8图表武藏HSC超级电容 9图表Flex的CESS储能系统采用武藏混合超级电容，以高功率密度、长寿命和高可靠性见长 9图表Maxwell披露单台服务器超级电容配置情况 图表Skeleton数据中心专用电容产品SCA0300EVO 图表江海股份超级电容产品 图表烯晶碳能超级电容产品矩阵 图表容量高于150F/g的新型高性能生物质活性碳 图表耐压达3.5V的新型有机电解质 图表技术领先的3.2VEDLC单体系列产品 图表高性能用户侧用DVR系统与国内首台套25MW-1Min超级电调频储能系统 超级电容是高功率短时释能的功率缓冲器。超级电容器是种介于传统电容器与化学电池之间的储能器件，通过电极与电解液界面处离子的物理吸附形成双电层来存储电荷，不依赖化学反应，因此兼具电容器的高功率密度和接近电池的能量密度，工作温域宽、安全性高无热失控风险，是高功率短时释能的功率缓冲器。超级电容主要用于需要快速充放电循环的场景，如汽车、公交车、有轨列车、起重机、年AI智算基础设施建设需求高增，成为超级电容新增量市场。图表1：不同储能解决方案的功率密度和能量密度 图表2：超级电容循环次数与电池循环次数对比BRACO超级电容的能量密度纯1~5Wh/kg）虽然远不及电池，但比常规电容纯4000W/kg）和毫秒至秒级的充放电时间。传统电容器纯物理电源）储电荷，正负电荷在介电层两侧物理分离，不涉及任何化学反应，仅用于信号滤波、耦合、旁路等电路功能，不具备实质储能能力。电池纯化学电源）通过电极材料间的可逆氧化还原化学反应实属能量的存储与释放，离子在正负极间嵌入与脱出，化学反应速率决定了其充放电速度较慢但可储存大量能量。电池能量密度高，可长时间持续供电，但功率密度低纯-W/g，充放电受化学反应速率制约纯秒级至小时级，且循环寿命有限纯-100次，高频浅充浅放下衰减加速。图表3：超级电容与常规电容、电池参数对比参数超级电容常规电容电池外形尺寸小小至大大重量轻中等较大能量密度（Wh/kg，衡量备电能力）1~50.01~0.058~600功率密度（W/kg，衡量瞬时充放功率的能力）高，>4000高，>5000低，100~3000充电/放电时间毫秒至秒皮秒至毫秒秒级至小时级寿命>10万次循环>10万次循环150~1500次循环DC超级电容的基本结构包含两个电极、电解液和多孔隔膜。充电时，外加电压驱动电解液中的正负离子分别迁移至极性相反的电极表面，由于离子无法进入电极内部，在每个电极与电解液的界面处形成层电荷量相等但电性相反的电荷排列，即亥姆霍兹层，两个EDLC基于此机制。图表4：超级电容成本构成材料类别成本占比电极材料35-50%电解液20-30%隔膜10-15%海工品实业有限公图表5：EDLC的充电和放电BRACO超级电容分为双电层超级电容纯EC、赝电容、混合超级电容三类。10万次放电速度最快，但能量密度最低纯-Whg，为当前商业化主流路线。赝电容在炭电极表面引入金氧化物纯如RuO₂8-25EDLCICSC极采用双电层Wh/kg）与高功率密度，是当前技术迭代方向。图表6：ELDC、HSC及各类电池功率/能量密度对比 图表7：ELDC、LIC和锂电池LIB功率/能量密度和适用场景比较USASH USASHEDLC或构筑核壳结构提升稳定性。混合型电容器已成为碱性储能的研究热点，特别是Ni(OH)2//AC镍正极可提供更高能量密度纯Whg，但锌枝晶问题仍需克服。图表8：碱性水系电解液下三类电容器综合对比性能指标双电层电容器（EDLC）赝电容电容器混合型电容器储能机理离子静电吸附表面快速法拉第氧化还原电池型电极（法拉第）+电容电极典型电极材料活性炭、碳纳米管、石墨烯Ni(OH)₂/NiO、Co₃O₄、Ni-CoLDHNi(OH)₂//AC、Co₃O₄//AC、Zn//Ni(OH)₂比电容（F/g）100~300500~2000100~500（器件整体）工作电压（碱性）0.8~1.0V0.8~1.0V1.2~1.6V能量密度（Wh/kg）3~88~2520~55功率密度（kW/kg）10~1005~502~20循环寿命>10⁵次10⁴~10⁵次10⁴~5×10⁴次碱性电解液适配性优秀，碳材料稳定极佳（镍/钴基），部分材料易团聚优秀，需要优化正负极质量比成本与环保低，绿色无毒中等（镍、钴资源丰富，但需回收）中等偏高，含镍、锌等，可循环利用膜电容二、AI负载功率波动加大，超级电容有望成为AI服务器标配图表9：英伟达机柜功率迭代情况

AI服务器机柜功率密度倍级提升。根据英伟达数据，HopperBlackwellUltra150kW+，Rubin200kW，Kyber架构预计机柜功率超GPU100力基础设施不再处于从地位，其占用的空间甚至已可与计算空间相媲美或超越。伟AI训练负载的同步运行特征，导致稳态运行期间产生显著的功率波动。GPU——传统数据中心工作负载在计算基础设施上异步运行，而AIGPUGPU集群总功耗直接映射并GPU语言模型纯GPU会同时以近乎致的节奏执行高强度计算，随后进入GPU30%之间剧烈跳变。传统数据中心工作负载中，各任务异步运行、互不相关，负载图表10：AI训练工作负载 图表传统数据中心工作负载伟 伟图表12：AI训练中数千颗GPU同步运行、同步在高功耗与低功耗状态间切换，工作负载结束后同步进入空闲伟功率越大、机柜工作负载波动问题加大，需要瞬态响应与功率缓冲器。功率骤变直接冲击数据中心配电网，瞬时尖峰可能触发断路器误跳闸或导致母线电压跌落，影响相邻机柜稳定性；对上游电网而言，数十兆瓦级同步负载波动可能引发电网频率扰动，传统数据中心“平缓负载”的假设彻底失效。供电系统必须具备足够的瞬态响应与功率缓冲能力来吸收这种周期性功率震荡。图表13：储能元件可平滑AI训练稳态功率波动伟GB300NVL72传统数据中心供电体CPU稳态负载设计，形成“柴油发电机+UPS+板载电容”三级备电架构。AI练负载的同步运行引发瞬时功率剧烈波动，传统锂电池秒级响应无法平抑毫秒级电压波动，三级体系在响应速度、循环寿命和热安全三个维度全面失配。NVIDIAGPU，下代Rubin超级电容毫秒级响应优势有望成为最佳选择。超级电容UPSTray的本质就是在板载电容与UPS电池之间插入法拉级储能，既保留微秒级响应速度，又将覆盖窗口从微秒延伸至秒级，正好填补GPU功率波动的持续区间。图表14：AI算力中心多时间尺度储能缓冲方案时间尺度技术部署位置作用微秒-毫秒片上/板级电容GPUVRM附近吸收瞬态尖峰毫秒-秒超级电容机柜/排级缓冲GPU工作负载突变秒-分钟电池储能设施级平滑电网波动，备用电力分钟-小时电网+可再生能源园区级基础供电精EDLC与LIC为当前主流超级电容。EDLC基于双物理双电层吸附，以超长寿命、低内VV0V高压直流架构所需串联单体大幅减ILICVIIA0IC器件，德州仪器发布EC0VCUW/in，台达推出内建超级电容的机架式高功率模组。双路线在AI供电生态中互补共存。图表15：超级电容不同的技术路线对比对比维度EDLCLIC/HSC在AI服务器的意义能量密度（Wh/kg）3~515~25LIC在相同体积下能提供更长的后备时间。功率密度极高高对于应对纳秒/微秒级的极瞬时电压跌落，EDLC表现更佳单体电压（V）2.73.8LIC需要更少的单体串联就能达到所需的工作电压，系统集成更简单循环寿命（万次）50~10040~80循环寿命与AI服务器经济性挂钩。安全稳定性高高高安全稳定性对于AIDC十分重要。DC三、竞争格局：日系技术引领+国内全面追赶海外：日本武藏领跑日本武藏是全球少数同时掌握HSC三条技术路线的厂商AI服与日本武藏宣布合作推出面向AI容储能系统CESS，Flex负责设计，武藏提供混合超级电容器，用于缓解AI训练和推理过程中剧烈功率波动对电网和数据中心供电系统的冲击。图表16：武藏HSC超级电容 图表17：Flex的CESS储能系统采用武藏混合超级电容以高功率密度、长寿命和高可靠性见长USASH LEMaxwell纯属Clarios集团）是全球领先的EDLC超级电容厂商，余年技术8500MaxwellAI100kWPLSS4个PLSS300个超级电容。图表18：Maxwell披露单台服务器超级电容配置情况axweSkeletonTechnologies成立于产品矩阵覆盖从电芯到系统级全链条：SlCapUAUL5A。raphnePUAIPS04-0VC接-0W56AI%，降低44%的连接功率，同时提升FLOPS的计算性能40%；GrapheneBBU——SuperBattery技术的机柜级备电单元，400VDC，峰值功率100kW，备电时长最长90秒，峰值效率97%；GrapheneUPS——AIUPS图表19：Skeleton数据中心专用电容产品SCA0300EVOkeleto国内：超多强，江海股份领航EDLC与两条技术路线。LICACTLICAI面，据上海证券报报道，公司总裁丁继华确认最新代超容性能已可比肩甚至超越日本年季1.06亿元，其中AI1200已应用于服务器高功耗芯片供电滤波场景并实属批量交货。图表20：江海股份超级电容产品海股EPC2017月首次投资无0001%股权026.1841.1985%亿元，3288.1%。2267月公告以自有资金不少42010年牵头10444项汽车领域产品已搭载了几十万辆车，通过十几家车企的测试、审核和定点；电网领域参调频项AIDC200010万套、HUC400万支。图表21：烯晶碳能超级电容产品矩阵晶碳年6月经全资子公司明启泓科以万元收购中科超容股权并纳入合并报表。中科超容由中科院“百人计划”获得者、留美专家刘双翼博士创40%，针对超级电容技术形成了深厚的认知体系和技术壁垒。公司核心壁垒在于碳基石墨烯复合电极材料与高耐压有机电解质的自主技术体系——团队开发的复合碳基材料比表面积远高于商业用活性碳，微孔比例增多、含氧量降低，配3.0VEDLC13-15Wh/kg2.7V产品提升2倍，功率密度1W/g，循环寿命50万次，工作温度-℃~℃。图表22：容量高于150F/g的新型高性能生物质活性碳 图表耐压达3.5V的新型有机电解质科超 科超图表24：技术领先的3.2V单体系列产品 图表高性能用户侧用DVR系统与国内首台套25MW-1Min超级电调频储能系统科超 科超东阳光是全球少数拥有“铝锭电子光箔→腐蚀箔/积层箔→化成箔→1100300万只焊柱式+25万只螺柱式双电层电容器，二期600万只焊柱式+75万只螺柱式万只锂离子超级电容器。202530MW家新型储能创新中心达成战略合作。此外，积层箔电容器已与台达等客户建立稳定合作月联合美团、秦淮数据、台达全球首发SST固态变压器智能直流供电8%逸飞激光在超级电容领域的定位为制造设备供应商33-6010-75PPM10-20PPM圆柱超级电容封装线订单，实属部分产线交付并获得批量复购订单；2026年7月与江海股份全资子公司江海储能签署战略合作协议，双方在超容研发制造领域全面升级协作。风险提示、下游需求侧：AI服务器放量不及预期。AIDCGB300Rubin等高功率AIAI芯片产能瓶颈持续、或新代平台量产节点推迟，超容导入量可能低于市场预期，产业链业绩兑属存在后移风险。、供给侧：导入验证进度不及预期。AI机柜电源架构需芯片平台、服务器整机厂、电源厂商及云厂商四方协同验证，涉及可靠性、循环寿命、安全性及系统兼容性