超導儲能的概念最開始來自于充放電時間很短的脈沖能量儲存，是利用超導線圈產生的電磁場將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網或其它負載的一種電力設施。由于超導線圈的電阻為零，電能儲存在線圈中幾乎無損耗，儲能效率高達95%，不僅可用于降低甚至消除電網的低頻功率振蕩，還可以調節(jié)無功功率和有功功率，對于改善供電品質和提高電網的動態(tài)穩(wěn)定性有巨大的作用。
超導儲能系統(tǒng)大致包括超導線圈、低溫系統(tǒng)、功率調節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)4大部分。其中，超導儲能系統(tǒng)的核心部件是超導線圈，它也是超導儲能裝置中的儲能元件，可分為螺管形和環(huán)形兩種。超導線圈的性能取決于超導材料，因此超導材料技術開發(fā)是超導儲能技術的重中之重。超導材料大致可分為低溫超導材料（low temperature superconducting material）、高溫超導材料（high temperature superconducting material）和室溫超導材料。
目前低溫超導線材已基本達到了可以在中小型SMES上使用的水平，但必須在液氮溫區(qū)下才能維持超導狀態(tài)，因此成本高昂，應用受到很大限制。因此，企業(yè)和研究機構正在積極開發(fā)成本更低的高溫超導材料。目前，已出現的高溫超導材料通常被分為兩代，第1代為Bi（鉍）系高溫超導材料，已經實現了商業(yè)化應用。
第2代高溫超導材料YBCO（或NdBCO）帶材具有一系列明顯的優(yōu)勢：物理特性上電流密度更高，發(fā)生超導的臨界溫度有進一步提高的潛能；交流損耗低，較容易通過一定形式來限制故障電流；重要的是省去了貴金屬銀，理論成本遠低于第1代。但目前第2代材料的技術還不成熟，實際成本還要高于第1代。
總的來說，超導儲能的優(yōu)點有：①儲能裝置結構簡單，沒有旋轉機械部件和動密封問題，因此設備壽命較長；②儲能密度高，可達到108J/m3，可做成較大功率的系統(tǒng)；③響應速度快（1～100ms），調節(jié)電壓和頻率快速且容易；④無噪聲污染；⑤不受建造場地限制；⑥規(guī)模大小和系統(tǒng)運作皆可控；⑦維護簡單等等。
目前的超導儲能的主要缺點也比較明顯，也正是這些不足之處限制了它的產業(yè)化和應用。中國科學院電工研究所專家表示，超導電力技術的應用和產業(yè)化面臨三個方面的問題：①超導材料的臨界溫度還有待提高；②超導材料的價格還比較高，有的比常規(guī)材料高幾十倍、上百倍；③超導技術所應用的低溫制冷系統(tǒng)的制備還比較復雜，且制冷機的免維護壽命較短。與此同時，超導裝備的低溫高電壓絕緣技術、實時檢測技術、集成技術、與常規(guī)系統(tǒng)的匹配協調運行等，也還需要進一步研究。
簡單來說，超導儲能的成本很高，使得它的應用受到很大限制。不過，從目前單一儲能用途的試用情況來看，超導儲能的成本并不比鋰離子電池高。因此，對鋰離子電池而言，要實現在交通工具和儲能市場的通吃，還有較長的路要走。
（本文系中國電池網-中國電池雜志戰(zhàn)略合作伙伴——真鋰研究獨家供稿，轉載請務必注明出處）
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