超導(dǎo)儲能是一種無需經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換而直接儲存電能的方式，它將電流導(dǎo)入電感線圈，由于線圈由超導(dǎo)體制成，理論上電流可以無損失地不斷循環(huán)，直到導(dǎo)出。目前，超導(dǎo)線圈采用的材料主要有鈮鈦(NbTi)和鈮三錫(Nb3Sn)超導(dǎo)材料、鉍系和釔鋇銅氧(YBCO)高溫超導(dǎo)材料等，這些材料的共同特點是需要運行在液氦或液氮的低溫條件下才能保持超導(dǎo)特性。因此，目前一個典型的超導(dǎo)磁儲能裝置包括超導(dǎo)磁體單元、低溫恒溫以及電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。
超導(dǎo)磁儲能具有能量轉(zhuǎn)換效率高(可達95%)、毫秒級響應(yīng)速度、大功率和大容量系統(tǒng)、壽命長等特點，但與其它技術(shù)相比，超導(dǎo)儲能系統(tǒng)的超導(dǎo)材料及維持低溫的費用較高。未來要實現(xiàn)超導(dǎo)磁儲能的大規(guī)模應(yīng)用，仍需在發(fā)展適合液氮溫區(qū)運行的MJ級系統(tǒng)的超導(dǎo)體，解決高場磁體繞組力學(xué)支撐問題，與柔性輸電技術(shù)結(jié)合，進一步降低投資和運行成本，分布式超導(dǎo)磁儲能及其有效控制和保護策略等方面開展研究。
另據(jù)消息，美國能源部為了支持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，正支持一個項目以驗證超導(dǎo)磁儲能（SMES）是否可以應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)。美國能源部下屬的先進研究計劃署——能源辦公室（ARPA-E）給予420萬美元資金，支持來自瑞士的ABB和少數(shù)幾個合作伙伴一起建立一個3.3KWH的概念性超導(dǎo)磁項目，以期有一天實現(xiàn)兆瓦級的應(yīng)用。
美國能源部之所以對超導(dǎo)磁儲能感興趣，是因為超導(dǎo)磁儲能裝置具有高達95%的轉(zhuǎn)換效率，不僅可用于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)，而且可用于降低甚至消除電網(wǎng)的低頻功率振蕩從而改善電網(wǎng)的電壓和頻率特性。為此，ABB、Brookhaven國家實驗室、休斯頓大學(xué)和超導(dǎo)導(dǎo)線制造商SuperPower正通力合作，以期最終制造出一個1—2MW的電網(wǎng)規(guī)模的儲能設(shè)施，使其可以在新能源發(fā)電大規(guī)模儲能應(yīng)用上，可以和壓縮空氣儲能以及抽水蓄能等儲能方式競爭。
超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)（SMES）是利用超導(dǎo)裝置將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網(wǎng)或其他負(fù)載的電力裝置。由于裝置采用超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，儲能狀態(tài)下裝置損耗很小，因而效率比常規(guī)裝置高。同時超導(dǎo)儲能系統(tǒng)釋能速度快，能實現(xiàn)快速的有功、無功功率補償，對于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制低頻振蕩、改善供電品質(zhì)都有良好的應(yīng)用前景，也能應(yīng)用于太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等功率輸出不穩(wěn)定的系統(tǒng)以提高其并網(wǎng)性能。
(國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司)
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