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重磅！室溫超導引發(fā)儲能行業(yè)巨變！

來源：維科網(wǎng)儲能時間：2023-08-03 14:21:53

8月1日，韓國室溫超導材料事件“劇情”開始反轉(zhuǎn)。在此之前，沒人認為韓國實驗室找出的“LK-99”室溫超導材料是真的；可隨著昨天中美俄實驗室同日復現(xiàn)該晶體，華中科技大學常海欣團隊更是做出了抗磁樣品，大家開始有點信了。

(資料圖片)

不過，在室溫超導論文引起國際關(guān)注后，該研究團隊的一名成員李碩裴近日在接受媒體采訪時稱，論文存在缺陷，系團隊中的一名成員擅自發(fā)布，目前團隊已要求下架論文。

室溫超導如何引發(fā)儲能行業(yè)巨變

倘若室溫超導材料成真，儲能行業(yè)將是首當其沖被改變的行業(yè)之一。

超導電磁儲能（SMES）是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能回饋電網(wǎng)或其他負載，并對電網(wǎng)的電壓凹陷、諧波等進行靈活治理，或提供瞬態(tài)大功率有功支撐的一種電力設(shè)施。

其工作原理是：正常運行時，電網(wǎng)電流通過整流向超導電感充電，然后保持恒流運行（由于采用超導線圈儲能，所儲存的能量幾乎可以無損耗地永久儲存下去，直到需要釋放時為止）。當電網(wǎng)發(fā)生瞬態(tài)電壓跌落或驟升、瞬態(tài)有功不平衡時，可從超導電感提取能量，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流，并向電網(wǎng)輸出可靈活調(diào)節(jié)的有功或無功，從而保障電網(wǎng)的瞬態(tài)電壓穩(wěn)定和有功平衡。

超導電磁儲能系統(tǒng)主要包括4部分：超導儲能線圈、功率變換系統(tǒng)、低溫制冷系統(tǒng)和快速測量控制系統(tǒng)。其中超導儲能線圈和功率變換系統(tǒng)為SMES的核心關(guān)鍵部件。

超導儲能線圈是由在一定條件下具有超導特性的導體繞制而成，可以在一定條件下無阻、無損地承載穩(wěn)態(tài)直流大電流，是系統(tǒng)中的電磁能量存儲單元。

目前，超導儲能線圈的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是NbTi等低溫儲能超導材料，這一階段，線圈結(jié)構(gòu)由單螺管結(jié)構(gòu)進階為螺繞環(huán)構(gòu)型，很好地解決了漏磁場及其引發(fā)的渦流損耗問題；1996年美國超導公司研發(fā)出世界第一臺高溫超導儲能線圈，超導儲能線圈發(fā)展進入第二階段，不過受高溫超導材料的價格、性能的影響，高溫超導儲能線圈技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。

室溫超導材料成真，成本的下降將推動超導儲能線圈發(fā)展進入第三個階段，極大地加快超導電磁儲能技術(shù)的商業(yè)化進度。屆時，儲能行業(yè)將發(fā)生巨變。

超導電磁儲能為何如此受重視

超導，被譽為“物理學的圣杯”，事實上，許多材料都能成為超導體，即無阻力地傳輸電力，前提是要把它們冷卻到非常低的溫度（零下269°左右）。由于其需要滿足嚴苛的溫度條件，因此關(guān)于它的應(yīng)用尚未達到能夠帶來顛覆性改變的水平。

事實上，超導技術(shù)早已在儲能領(lǐng)域展開了實際應(yīng)用。超導儲能裝置的優(yōu)點主要有以下幾點：

1、無需能量轉(zhuǎn)換、直接儲能，轉(zhuǎn)換效率高，響應(yīng)速度快，功率密度大。

2、用于電網(wǎng)時，超導儲能可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的負荷，低谷時儲藏電能，高峰時釋放電能，電力輸入超導線圈中，電流可在里面長期流動而幾乎不損耗電能，因此，可設(shè)計大容量的超導儲能裝置于地下巖石中，儲存大量電能供電網(wǎng)調(diào)峰之用。

3、超導體約束的等離子體可以引起核聚變以實現(xiàn)受控熱核反應(yīng)，為解決能源危機發(fā)揮重大作用。

我國首臺超導儲能裝置位于甘肅省白銀變電站。但已有的超導體需要昂貴且笨重的冷卻系統(tǒng)才能實現(xiàn)零電阻導電，因此，運行及維護成本高，尚未廣泛地使用！目前主流的儲能方式依舊是機械儲能和電化學儲能。

世界超導電磁儲能發(fā)展格局

世界各大主要經(jīng)濟體在超導電磁儲能領(lǐng)域均有布局，美國、中國、日本、韓國、俄羅斯、德國、法國、芬蘭等均有重要成果。

美國是最早研究超導電磁儲能的國家之一，小型超導電磁儲能技術(shù)早已達到商業(yè)化水平。20世紀70年代初，威斯康辛大學應(yīng)用超導中心利用1個由超導電感線圈和三相AC/DC格里茨橋路組成的電能存儲系統(tǒng)，開創(chuàng)了超導儲能在電力系統(tǒng)應(yīng)用的先河。

日本和韓國在超導電磁儲能研究方面也處于世界前列，早在1998年，日本就研制了一臺5MJ的超導電磁儲能系統(tǒng)，2007年，日本還研究成功了一臺10 MV·A/20 MJ的超導電磁儲能系統(tǒng)，并實際應(yīng)用于一個水電站和軋鋼廠之間。

2006年，韓國電氣研究院（KERI）研制并完成了3MJ/750kV·A 超導電磁儲能系統(tǒng)的實驗測試，并已在2008年成功設(shè)計組裝測試了600 kJ高溫超導電磁儲能系統(tǒng)。

俄羅斯、德國、法國、芬蘭等國家也開展了超導電磁儲能裝置的設(shè)計與應(yīng)用研究工作，其中法國2008年設(shè)計研制的800kJ高溫超導電磁儲能系統(tǒng)較具代表性。

我國雖然起步晚，但是進步快，2003年9月，清華大學與保定天威集團公司合作研制完成0.3 MJ超導儲能線圈；2015年，華中科技大學聯(lián)合中國科學院等離子研究所、國家電網(wǎng)湖北電力公司研制了一臺600 V/150 kJ/100 kW的可移動高溫超導電磁儲能系統(tǒng)。

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