超导电能存储技术及其发展前景
随着现代社会活动对电力供给的可靠性和电能品质的要求越来越高，以及风电、光电等间歇性新能源的接入，电能存储技术受到了世界各国的重视[1]。在诸多电能存储技术中，基于超导技术的储能是一种处于发展中的、但具有独特技术性能的储能手段。
利用超导的储能技术有2种型式：超导磁储能（Superconducting Magnetic Energy Storage，SMES）将电能以磁场能的形式储存于超导磁体（电感），超导磁悬浮飞轮储能（Superconducting Flywheel Energy Storage，SFES）将超导技术用于磁悬浮轴承以提升飞轮储能的技术性能。
本文将对SMES和SFES的基本原理、发展现状、应用前景、以及关键技术课题进行简要介绍。
一、超导磁储能技术
1.超导磁储能的原理
超导磁储能是一种电感储能技术。电感储能的运行原理如图1，图1只在（a）图中标注了关键部件的名称，（b）、（c）图中的部件名称与（a）图相同。
①充电（吸收能量）：开关S2和S3处于开端状态下闭合开关S1，电源对储能电感充电；
式（1）中，E为电感中存储的能量；L为电感值；I为电感中的电流。
③放电（输出能量）：合上开关S3、断开开关S2，电感对负载放电而释放能量。
因为在直流电流下超导体为零电阻，用超导导线制作储能电感（一般称为超导磁体）的超导磁储能可以实现长时间的储能。超导导线的通流能力比铜导线高出1～2个数量级，而且电流恒定时导线（磁体）自身不发热，使用超导磁体能获得远高于常规电感的储能密度、功率密度。
图1仅为电感储能的原理图，根据不同的应用途径，储能电感与电源、负荷的连接方式也不同。本文主要介绍电力系统用SMES。电力系统用SMES需要随时处于待机状态以便即时响应电力系统的动态变化，超导磁体一般需通过电力电子变流器连接到电力系统，变流器对超导磁体实施实时控制。
2.系统构成及其技术特性
（1）系统构成
SMES的系统构成如图2所示，由超导磁体、低温系统、变流器、以及状态监测与控制...
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