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    超導磁儲能

    超導磁儲能

    超導磁儲能系統(superconducting magneticEnergy storage,SMES)利用超導體制成的線圈儲存磁場能量,由于具有快速電磁響應特性和很高的儲能效率。超導磁儲能可以滿足輸配電網電壓支撐、功率補償、頻率調整、提高系統穩定性和功率輸送能力等。和其他儲能技術相比,目前超導磁儲能仍很昂貴,除了超導本身的費用外,維持低溫所需要的費用也相當可觀。目前,在世界范圍內有許多超導磁儲能工程正在進行或者處于研制階段。

    超導磁儲能裝置

    超導磁儲能裝置

    超導磁儲能裝置是利用超導材料制成的線圈,由電網經變流器供電勵磁 , 在線圈中產生磁場而儲存能量 ,在需要時 可將此 能量經逆變器進回電網或作其他用途 。

    系統裝置 


    超導儲能系統(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)是采用超導線圈將電磁能直接儲存起來,需要時再將電磁能返回電網或其他負載的一種電力設施。它利用超導磁體的低損耗和快速響應來儲存能量的能力,是一種通過現代電力電子型變流器與電力系統接口,組成既能儲存電能(整流方式)又能釋放電能(逆變方式)的快速響應器件。它利用了超導體的電阻為零特性,不僅可以在超導體電感線圈內無損耗地儲存電能,還可以達到大容量儲存電能、改善供電質量、提高系統容量等諸多目的,且可以通過電力電子換流器與外部系統快速交換有功和無功功率,用于提高整個電力系統穩定性、改善供電品質。一般由超導線圈、低溫容器、制冷裝置、變流裝置和測控系統部件組成。如圖《超導儲能系統控制及功率線路布局》所示: 

    超導儲能系統控制及功率線路布局
    超導儲能系統控制及功率線路布局

    超導儲能在電力系統中的應用首先是作為一種平衡電力負荷的裝置提出的。1969年Ferrier首先構想用一個很大的超導磁儲能裝置來平衡法國電力系統中的日負荷變化,調節電力系統峰谷。由于其與電網的功率交換非常迅速,加上電力電子技術的發展,超導儲能能同時與系統分別獨立地進行四象限有功功率、無功功率的交換,人們提出了將超導儲能用于抑制遠距離交流輸電系統上發生的低頻振蕩現象,可用于降低甚至消除電網的低頻功率振蕩從而改善電網的電壓和頻率特性,同時還可用于無功和功率因素的調節以改善電力系統的穩定性。

    近年來,人們又把注意力投向利用小型超導儲能提高電能質量的研究。比如,應付短時間的電壓突降和突然停電。因為解決這樣的問題需要功率巨大而不是能量巨大的儲能系統,因此實現起來較為容易?,F階段的設計表明,超導儲能電站的儲存容量可在0.1 MWh~10 GWh范圍內(1 MWh=3.6×10J),其儲存容量相當大。不同容量的儲存系統適用于不同目的應用。

    產品優點 


    由于超導體電阻為零,能量儲存時的損耗極小,超導儲能的效率可達90%以上,比抽水儲能、飛輪儲能和蓄電池儲能的效率高得多。超導儲能的優點主要是功率大、質量輕、體積小、損耗小、反應快等等。超導儲能系統具有一系列其他儲能技術無法比擬的優越性:

    (1) 可長期無損耗地儲存能量,其轉換效率超過90%。

    (2) 可通過采用電力電子器件的變流技術實現與電網的連接,響應速度快(毫秒級)。

    (3) 由于其儲能量與功率調制系統的容量可獨立地在大范圍內選取,因此可將超導儲能系統建成所需的大功率和大能量系統。

    (4) 除了真空和制冷系統外沒有轉動部分,使用壽命長。

    (5) 建造時不受地點限制,維護簡單、污染小。

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