超导磁储能

超导磁储能装置

超导磁储能装置是利用超导材料制成的线圈，由电网经变流器供电励磁 ， 在线圈中产生磁场而储存能量 ，在需要时 可将此 能量经逆变器进回电网或作其他用途 。

系统装置 

超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage， SMES）是采用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其他负载的一种电力设施。它利用超导磁体的低损耗和快速响应来储存能量的能力，是一种通过现代电力电子型变流器与电力系统接口，组成既能储存电能（整流方式）又能释放电能（逆变方式）的快速响应器件。它利用了超导体的电阻为零特性，不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以达到大容量储存电能、改善供电质量、提高系统容量等诸多目的，且可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高整个电力系统稳定性、改善供电品质。一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统部件组成。如图《超导储能系统控制及功率线路布局》所示： 

超导储能在电力系统中的应用首先是作为一种平衡电力负荷的装置提出的。1969年Ferrier首先构想用一个很大的超导磁储能装置来平衡法国电力系统中的日负荷变化，调节电力系统峰谷。由于其与电网的功率交换非常迅速，加上电力电子技术的发展，超导储能能同时与系统分别独立地进行四象限有功功率、无功功率的交换，人们提出了将超导储能用于抑制远距离交流输电系统上发生的低频振荡现象，可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善电力系统的稳定性。

近年来，人们又把注意力投向利用小型超导储能提高电能质量的研究。比如，应付短时间的电压突降和突然停电。因为解决这样的问题需要功率巨大而不是能量巨大的储能系统，因此实现起来较为容易。现阶段的设计表明，超导储能电站的储存容量可在0.1 MWh～10 GWh范围内（1 MWh=3.6×10J），其储存容量相当大。不同容量的储存系统适用于不同目的应用。

产品优点 

由于超导体电阻为零，能量储存时的损耗极小，超导储能的效率可达90%以上，比抽水储能、飞轮储能和蓄电池储能的效率高得多。超导储能的优点主要是功率大、质量轻、体积小、损耗小、反应快等等。超导储能系统具有一系列其他储能技术无法比拟的优越性：

（1） 可长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90%。

（2） 可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）。

（3） 由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的大功率和大能量系统。

（4） 除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长。

（5） 建造时不受地点限制，维护简单、污染小。