超导储能,也称超导磁储能,简称SMES,是利用超导线圈将电能以磁场形式直接储存的装置,需要时将电磁能返回电网或其他负载。超导储能基于超导体的零电阻特性实现,电流在其中无损耗持续环流,将电能转化为磁场能长期存储。
超导储能系统通常由超导磁体、低温系统、磁体保护系统、功率调节系统(变流器)、监控系统等组成。其中,超导磁体是储能核心部件;低温系统负责将磁体维持在超导临界温度以下;功率调节系统实现能量的充放转换。
按照工作温区来划分,超导储能可以分为低温超导储能、高温超导储能两大类。低温超导储能的工作温度在液氦温区范围内,代表性低温超导材料有铌钛(NbTi)、铌锡(Nb3Sn)等;高温超导储能可以工作在液氮温区范围内,运行成本显著降低,代表性高温超导材料有铋锶钙铜氧(BSCCO)、钇钡铜氧(YBCO)等。
超导储能具有毫秒级响应速度、高转换效率、大存储容量、长寿命等优点,可以应用在电网调频与稳定、不间断电源(UPS)、电能质量改善等场景。在电网调频与稳定方面,与化学储能相比,超导储能在响应速度、使用寿命方面优势明显,能够用于风电、光伏等波动性电源接入电网的场景中,实现平滑间歇性发电、提供快速输出波动响应。在不间断电源(UPS)方面,AI时代背景下,数据中心建设规模不断扩大,AI算力中心对电能质量提出微秒级恢复要求,推动超导储能UPS在此领域需求快速增长。
我国超导储能项目建设数量正在增多。2025年4月,国家重点研发计划配套项目“高性能高温超导材料及磁储能应用示范工程”动工,将建设全球容量最大的5MVA/10MJ高温超导储能装置,该项目建成后最大输出功率不低于5兆瓦,储能量不低于10兆焦,供电稳定性达到毫秒级,能有效满足高精尖产业对稳定电力供应的需求。
新思界
行业分析人士表示,我在超导储能磁体方面的研究进展也在加快。2025年11月,中国科学院合肥物质院研发的兆焦级10kA载流迫流冷却高温超导储能磁体系统,完成低温励磁性能测试并通过专家组技术评审,该导体最小弯曲半径20mm,最高载流10.5kA,迫流冷却压降小于0.5bar,温升小于2K,技术处于国际领先水平。
关键字: