超级电容器能否平抑 AI 负载的功率波动？

超级电容器有望为AI引发的功率瞬变提供毫秒级响应，但多数专家认为它们是对UPS系统和电池的补充，而非替代。

2026年9月28日

AI工作负载造成的负载波动可能远比稳态计算更为剧烈，产生传统架构难以吸收的硬性功率尖峰。

超级电容器（又称 ultracapacitor）介于传统电容器与电池之间。它们以表面电荷而非电池的化学反应来储存能量，因此功率密度高于电池，但能量密度较低。这种权衡适合短促、频繁的脉冲，而非持续运行。运营商正在将超级电容器与电池和不间断电源（UPS）系统配合测试，而非将其取代。电池和UPS系统仍承担持续负载并提供更长的备电窗口。

IDTechEx 2026年9月的一份报告指出超级电容器在数据中心的三种角色：电压稳定、削峰和短时备电。超级电容器可在毫秒至秒级完成充放电——快到足以跟踪AI训练周期，并在下一次尖峰到来前完成充电。

IDTechEx 预测，数据中心超级电容器市场到2037年将达到9.5亿美元，自2026年起年复合增长率为40.9%。这一增速在更广泛的品类中格外突出。IDTechEx 2025年8月的另一份报告预计，到2036年，汽车、电网和工业用途的全球超级电容器总收入将达到48.6亿美元，年增长率为15.3%。

IDTechEx 根据电荷存储方式及适用位置，将数据中心超级电容器分为三类：

EDLC（双电层电容器）。三类中商业化最成熟，EDLC像传统电容器一样在电极表面以静电方式存储电荷；混合型电容器。通常为锂离子（Li-ion）混合型，将EDLC的表面电荷存储与“摇椅式”锂离子化学相结合，即离子在充放电过程中在电极之间来回穿梭；赝电容器。通过电极表面快速、可逆的化学反应而非纯静电存储来储存电荷，能量密度高于EDLC，但功率密度较低

备电是这三类中最窄的应用。典型的EDLC部署可维持输出约2分钟，而部分混合型可长达10分钟——足以在短暂断电期间防止数据损坏，但不足以替代UPS系统。IDTechEx 将超级电容器定位为备电基础设施的补充，而非替代品。

超级电容器在数据中心的市场仍处于早期阶段，但正在增长。

“市场正从早期评估转向有意义的部署，不过采用率因技术类型和供应链成熟度而异，”Flex嵌入式与关键电源业务总裁Chris Butler在接受《Data Center Knowledge》采访时表示。“在某些AI计算事件中，瞬时负载瞬变可达电源架额定容量的150%以上。”

机架设计者正在构建灵活性，而非锁定单一架构。“机架设计通常包含专用插槽，可容纳BBU（电池备电单元）、CBU（电容器备电单元）或混合配置，从而提供部署灵活性，”Butler说。“供应链问题仍是主要障碍，尤其是对合格供应商有限的新兴混合型超级电容器技术而言。”

Exelon能源政策与电力市场首席量化工程师Parag Nathaney将采用速度与数据中心运行的可靠性门槛联系起来。他告诉《Data Center Knowledge》，该技术必须达到99.999%的供电可靠性，这也是他认为市场仍处于早期阶段的原因。

“超级电容器正朝着更大规模部署推进，但当前状态仍以试点和早期商业化为特征，”Nathaney说。

DIMAAG首席技术官Ian Wright主张，决定响应时间的是DC-DC转换环节，而非器件本身。DIMAAG设计的电池系统旨在避免使用超级电容器。“对负载变化的响应速度随后由DC/DC决定，而它会比电容器或电池都慢，”Wright告诉《Data Center Knowledge》。“如果超级电容器经过尝试却未观察到发热，那很可能是因为它们实际上并未吸收循环负载。”

IDTechEx 对超级电容器的预测能否成真仍有待观察。Wright预计，直接连接的电池而非超级电容器将成为平抑AI功率波动的首要工具。

Nathaney得出了不同的结论，其依据是可靠性而非经济性。“我认为将超级电容器应用于数据中心颇具新意，但该技术在其他应用领域长期积累的实绩，可能会降低数据中心采用它的门槛，”他说。

Butler则稍显乐观。随着机架功率水平从数百千瓦向数兆瓦级设计扩展，他预计CBU在管理瞬态峰值需求方面的应用将日益增多。随着时间的推移，他预计由工作负载驱动的优化将决定电池与电容器的配比，而超级电容器在处理高循环、峰值功率事件中将发挥越来越重要的作用。

“我预计基于电容器的储能将成为下一代AI电源架构的主流要素，”Butler说。

Sean Michael Kerner是一位IT顾问、技术爱好者和动手实践者。他为行业和媒体机构提供技术问题方面的咨询。

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