[科普中国]-超导电磁能量储存技术

超导电磁能量储存技术(superconducting magnetic energy storage technology，SMES)是指用超导线圈存储电能的技术。美国埃巴科服务公司与贝克特尔国家公司为国防部战略防御计划局与国防核武器局研究的一种新型电能储存技术。

简介超导电磁能量储存技术(superconducting magnetic energy storage technology，SMES)是指用超导线圈存储电能的技术。美国埃巴科服务公司与贝克特尔国家公司为国防部战略防御计划局与国防核武器局研究的一种新型电能储存技术1。

基本方案基本方案是:在平时用电不多的时候，把电力输入到一个像足球场大小的超导线圈内，线圈用铌钛合金制造，浸泡在一个装满液氦的深坑内，电流在超导线圈内循环流动时，在线圈周围形成磁场，从而把电能以磁能的方式储存起来2。

特点由于超导材料没有电阻，电流在线圈内流动时，几乎没有电力损失。当需要时，储存的电能可立即输出。这项技术有着广泛的应用前景，既可为激光、电磁炮等防御武器提供电力，也可用于解决民用电力不足时的问题。其优点是供电快、效率高、成本低.不需要燃料，对地震冲击波和电磁脉冲不敏感1。

SMES装置优点SMES装置具有一些其他储能装置无可比拟的优点。

(1)储能效率高。SMES技术不需要能量转换，也没有能量转换损耗，储能补偿的效率较高。

(2)响应速度快。采用大功率电力电子元件组成的变流器实现超导线圈和电网的连接，可高速切换，并快速释放能量。一台10 MW的SMES装置在1s内可释放的最大能量可达10 MJ。

(3)使用寿命长。储能部件(超导线圈)没有机械磨损，充电、放电和储能三种状态完全由电子元件进行切换和运行，即使经过几十万次的反复充放电，储能部件也不会损坏，无需更换。

(4)选容选址灵活方便。如果要建造抽水蓄能电站，在选容、选址时必须考虑水文、地理等诸多条件。而建造SMES装置就没有这些条件约束，完全可以根据电力系统的实际需要，选用最合适的储能容量。安装场所也允许任意选择，可以把SMES装置安装在发电厂、高压变电站、工厂变电所和铁道牵引变电所等附近的那些任何需要储能补偿的地方2。

SMES装置用途SMES装置的应用领域很广，就现阶段日本研发的SMES装置而言，主要是在工厂和电力系统中使用。

在工厂或其他事业用电大户中安装规模相对小一些的SMES装置，主要功能是预防瞬间停电和瞬时电压下降，补偿负载波动。平时SMES装置储足能量，处于待机状态。一旦供电系统发生瞬间停电故障，由高速切换开关迅速将工厂电源切换到以SMES装置为基础的备用电力系统，SMES装置向工厂电源释放电能，维持工厂持续正常运行。当负载急剧增加导致电压剧烈下降时，SMES装置立即投人运行补偿电能保持电网电压的稳定。

在发电厂和高压变电站附近安装电力系统控制用SMES装置，目的是为了保持电力系统的稳定，必要时还能起到调整频率的作用。平时装置可削峰填谷，补偿电网负载的波动，保持供电能力与用电负荷的平衡。一旦发生某个局部故障影响系统的供电能力时，装置可迅速为电力系统提供巨大的能量，防止发生瞬间停电事故，保持电力系统的稳定运行1。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所