超导储能的原理与特点

1911年，荷兰莱顿大学海克·卡末林·昂内斯发现，汞温度降至4.2K时电阻降为零，且许多金属和合金都具有与汞相类似的低温下失去电阻的特性。这种特殊的导电性能，昂内斯称之为“超导态”。人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作“零电阻效应”。用超导体导线制成螺旋形线圈，线圈通电时产生磁场，其所储能量与电流的平方和电感的乘积成正比。若线圈导体有电阻，能量会以焦耳热的形式消耗，而超导体在深冷状态下电阻为零，EL测试仪不存在焦耳热损耗，将螺线管两端短接，磁能可被永久储存。需要时将线圈两端外接负载，即可将储存于线圈内的磁能转化为电能，随时取出EL测试仪。

超导储能系统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，EL测试仪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，EL测试仪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。

超导储能在电力系统EL测试仪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，EL测试仪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~10GWh范围内，其储存容量柱当大。EL测试仪不同容量的储存系统适用于不同目的应用。

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。EL测试仪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，EL测试仪转换效率超过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，EL测试仪使用寿命长。

(5)建造时不受地点限制，维护简单、污染小。

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