登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
导读:
超导磁储能系统将电磁能存储在超导储能线圈中,具有反应速度快、转换效率高、快速进行功率补偿等优点,在提高电能品质、改善供电可靠性及提高大电网的动态稳定性方面具有重要价值。概述了超导储能系统的工作原理、研究现状及优缺点,并展望了其未来应用可能性及发展方向。
由于发电资源和负荷资源地理分布不匹配、资源互补和综合高效利用的要求等原因,现代电网逐渐形成了跨区互联大电网。在这个大电网中,除了配置少量抽水储能外,几乎没有其他储能系统,特别是高功率、快速响应的灵活储能系统。这一方面导致电网峰谷调节困难、使电网的灵活性受到限制,另一方面引起电网的安全可靠性问题:当电网出现瞬态功率不平衡时,必须由电网自身的惯性和控制系统来实现平衡,一旦出现大的瞬态扰动,将导致电网稳定性事故的发生;瞬态扰动还会导致电压和频率的波动,从而引起电能质量问题。在电网中配置具有不同功率特性和响应特性的储能系统是解决上述问题的根本出路,特别是在可再生能源大量接入的情况下更是如此。目前,用于电网的储能方式主要有6种:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能(superconductingmagneticenergystoragesystem,SMES)、超级电容器储能和电池储能。相比于其他储能方式,SMES具有响应速度快、储能效率高及有功和无功率输出可灵活控制等优点,有望在未来电网建设中发挥作用。
本文介绍SMES的基本原理、结构和研发现状,探讨SMES的2个基本核心部件——超导储能线圈和功率调节系统,分析基于SMES的混合储能系统。
1 SMES基本原理
SMES是利用超导线圈将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能回馈电网或其他负载,并对电网的电压凹陷、谐波等进行灵活治理,或提供瞬态大功率有功支撑的一种电力设施。其工作原理是:正常运行时,电网电流通过整流向超导电感充电,然后保持恒流运行(由于采用超导线圈储能,所储存的能量几乎可以无损耗地永久储存下去,直到需要释放时为止)。当电网发生瞬态电压跌落或骤升、瞬态有功不平衡时,可从超导电感提取能量,经逆变器转换为交流,并向电网输出可灵活调节的有功或无功,从而保障电网的瞬态电压稳定和有功平衡。
SMES主要包括4部分,即超导储能线圈、功率变换系统、低温制冷系统和快速测量控制系统。其中超导储能线圈和功率变换系统为SMES的核心关键部件。超导储能线圈需要在低温杜瓦中维持低温状态是SMES的能量存储单元,由于在恒定温度下运行,其寿命可达30年以上;功率变换系统是电网与SMES进行能量交换的装置,它主要将电网的能量缓存到超导储能线圈中,并在需要时加以释放,同时还可发出电网所需的无功功率,实现与电网的四象限功率交换,进而达到提高电网的稳定性或改善电能质量的作用;低温制冷系统包括制冷机及相关配套设施,为SMES的正常运行提供所需冷量,可以实现“零挥发模式”运行;快速测量控制系统主要用来检测电网的主要运行参数,对电网当前的电能质量进行分析,进而对SMES提出运行控制目标,同时还具有自检和保护功能,保障SMES的安全运行(图1)。
2 超导储能线圈研发现状
超导储能线圈是SMES设备的核心部件,是由在一定条件下具有超导特性的导体绕制而成,可以在一定条件下无阻、无损地承载稳态直流大电流,是系统中的电磁能量存储单元。SMES就是基于超导体的无阻高密度载流特性,利用超导电感存储能量,在响应时间以及瞬间大功率释放等方面具有优势。
2.1 低温超导储能线圈
20世纪60年代,随着NbTi线的问世和大规模产业化,GirardB等提出了超导储能概念,采用不同超导材料、不同构型、容量和用途的超导储能线圈相继问世:最初是采用NbTi、Nb3Sn等低温超导材料研制小型单螺管结构的超导线圈,结构简单、储能密度高、相同储能量超导导体用量最少(美国第一套在电网中应用的储能系统30MJ/10MW采用的单螺管NbTi线圈,在1983年初次完成励磁),但由于漏磁场高、金属低温容器内感应出涡流损耗增加制冷负荷等原因未能大规模发展。为降低漏磁场及其影响,多螺管组合储能线圈系统被研发出来,它的储能密度比单螺管降低,且漏磁场并没有很好解决。随着储能线圈储能量的不断增加,螺绕环构型的储能线圈有了大规模的发展。1985年开始,美国和日本分别进行5000MW˙h/1000MW的储能系统的设计,随后日本进行了20MW˙h/400MW模型样机的研制。该种构型的储能线圈虽然储能密度和导体利用率都比单螺管储能线圈低很多,但可以很好地解决漏磁场及其引发的涡流损耗问题。
2.2 高温超导储能线圈
随着高温超导体的发现及实用化高温超导带材的发展,1996年美国超导公司研发出世界第一台高温超导储能线圈,储能量5kJ,工作温度提高到25K,从此揭开了高温超导储能线圈研发的序幕。由于受高温超导材料的价格、性能的影响,高温超导储能线圈技术的发展缓慢,直到2004年才出现MJ量级储能线圈样机,但只见到日本研发团队研制过程的报道,未见后续进展情况的报道;2008年,中国科学院电工研究所研制成功的1MJ/0.5MW高温超导储能线圈,是目前储能量最大的高温超导储能线圈。
2.3 超导储能线圈的失超保护
超导储能线圈因为瞬间过流、热扰动等引发失超,伴随瞬间电阻增大、过热、瞬间高压等状况,因此超导储能线圈需要失超保护系统来确保超导储能线圈的安全。通常用监测超导储能线圈的电阻、电压等电器参数来监测超导储能线圈的失超信号,但由于超导储能线圈的电感较大,储能线圈的工作电流处于波动状态,这给失超信号的检测带来较大困难;也有的利用监测制冷剂的挥发量或储能线圈最容易失超部位的温度变化来监测超导储能线圈的失超信号,但由于热反应有较长时间的滞后,所以工程上同时采用这2种方法。
3 基于SMES的混合储能系统
现有的储能介质主要分为能量型和功率型2类:能量型储能介质主要是以锂电池、钠硫电池、液流电池和铅酸电池等蓄电池为代表,具有能量密度较大、功率密度较小的特点,但充放电次数及放电深度受使用寿命限制;功率储能介质主要是以超级电容、SMES和飞轮储能等为代表,具有能量密度较小、功率密度较大、高倍率充放电不会损害其性能的特点。2类储能技术各有优劣,混合储能装置是将2类储能装置组合使用,取长补短。
目前研究较多的SMES混合储能主要是超导-蓄电池混合储能。超导-蓄电池混合储能是将SMES与电池储能系统(batteryenergystoragesystem,BESS)相结合的一种混合储能装置。它采用共直流母线的结构,风机通过变流器和变压器连接到电网,SMES和BESS通过各自的DC/DC斩波器连接到直流母线上(图14)。
SMES-BESS具有超导储能响应快、效率高(可达95%)、无噪声污染、可靠性高的特点,同时又具有蓄电池储能抑制电压闪变、价格便宜、可靠性好、技术非常成熟、大容量容易实现等优点,可以稳定电网频率,控制电网电压的瞬时波动,提高供电质量,同时能够减少电池充放电次数和放电深度,延长电池的使用寿命。
SMES-BESS同时具有SMES与BESS的优点,相比于单一的储能的方式,在应用方面更具优势。张晓红等列出了SMES-BESS在微电网储能中应用的优势。快速响应和大容量储能的特点非常适合于微电网孤岛和并网的运行状态,可以稳定微电网频率,控制微电网电压瞬时波动,保证给用户提供不间断供电等功能,进而提高供电质量。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,据国家知识产权局公告,4月26日,中国石油化工股份有限公司申请一项名为“一种电化学储能设备用冷却液及其制备方法与应用”的专利,申请公布号为CN117925197A,申请日期为2022年10月25日。专利摘要显示,本发明属于冷却液技术领域,具体涉及一种电化学储能设备用冷却液及其制备方法
2024年4月25日,由北极星太阳能光伏网、北极星储能网联合主办的“2024分布式光储创新峰会(江苏站)”在南京隆重召开,会上,中伦律师事务所资深律师王威表示,分布式光伏、储能开发投资中的法律风险主要是三个方面:一是项目合规性,二是房屋合规性,三是其他风险事项。中伦律师事务所资深律师王威在
4月25日,京能集团发布了浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包招标文件招标公告,项目位于山东省大同市,本次招标其中的浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包。浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包招标文件招标公告项目所在地区:山西省大同市一、招标
北极星储能网获悉,据国家电投浙江公司消息,4月25日14时18分,浙江公司宁波公司金田铜业10MW/20MWh综合智慧能源项目全容量投产。该项目位于浙江省宁波市江北区宁波金田铜业(集团)股份有限公司厂区内,每套储能规模为5MW/10MWh,由2台电池舱、2台变流升压舱、1台一次设备舱组成。该项目采用“削峰填
北极星储能网获悉,4月26日,国电南京自动化股份有限公司招标项目工程和林格尔数据中心集群绿色能源供给示范项目磷酸铁锂储能电池系统采购批次评标结果公示发布。项目位于内蒙古和林格尔新区,容量64.8MW/259.2MWh。本标段包含容量64.8MW/259.2MWh的磷酸铁锂电池系统、预制舱/集装箱/电气室内的配套设
北极星储能网获悉,据易事特消息,4月24日,易事特集团与广东鲲鹏环保技术有限公司正式签署战略合作协议。双方将充分发挥各自特色优势,共推风光储充等新能源项目高质量发展。双方具有良好的合作基础,将在提升储能系统技术应用、产品品质及能效管理等方面展开合作,共推“新能源+储能”等新质生产力快
北极星储能网讯,4月26日,协鑫能科发布发布2023年年报及2024年一季度报告。2023年度,公司实现营业收入1014369.36万元,(约为101.43亿元)较上年同期下降7.37%;归属于上市公司股东的净利润90,899.37万元,较上年同期增长32.87%。在储能业务上,2023年度,协鑫能科共完成独立储能备案项目4.5GW/9GWh
4月25日,在北极星太阳能光伏网、北极星储能网联合主办的2024分布式光储创新峰会(江苏站)上,上海聚信海聚新能源科技有限公司解决方案部技术总监闫旭对工商业储能开发流程与运营模式进行了深入的解析。上海聚信海聚新能源科技有限公司解决方案部技术总监闫旭近年来,工商业储能受到了广泛的关注和应
北极星储能网讯,4月26日,天合光能发布2023年年度报告。根据报告显示,报告期内,天合光能实现营业收入1133.92亿元,同比增长33.32%,实现归母净利润55.31亿元,同比增长50.26%。公司电站项目开发和销售取得超预期增长,其中风光储项目指标获取量超6.2GW,储备量8.5GW;分布式业务稳定高速发展,市场
北极星储能网获悉,4月25日,湖南娄底市生态环境局公示冷水江经开区100MW/200MWh储能电站项目环境影响报告。公示显示,冷水江经开区100MW/200MWh储能电站项目新建100MW/200MWh储能站及长铺110kV变电站,100MW/200MWh储能站本期一次建完,长铺110kV变电站分期建设,本期主变压器建设规模为1×50MVA。建
北极星储能网讯,4月26日,电投能源发布《关于阿巴嘎旗电投新能源有限公司增加注册资本及投资建设阿巴嘎旗150MW/300MWh共享式储能电站一期75MW/150MWh项目公告》。根据公告显示,为满足锡盟阿巴嘎旗别力古台50万千瓦风电项目高质量运行,拟由阿巴嘎旗电投新能源有限公司投资建设阿巴嘎旗150MW/300MWh
北极星储能网获悉,4月26日,国电南京自动化股份有限公司招标项目工程和林格尔数据中心集群绿色能源供给示范项目磷酸铁锂储能电池系统采购批次评标结果公示发布。项目位于内蒙古和林格尔新区,容量64.8MW/259.2MWh。本标段包含容量64.8MW/259.2MWh的磷酸铁锂电池系统、预制舱/集装箱/电气室内的配套设
北极星储能网获悉,据文山发布消息,4月24日,位于云南丘北县曰者镇的小黑蚂光伏电站储能系统完成调试并网投产运行,这是文山州首个新能源储能系统。据了解,小黑蚂光伏电站升压站储能系统由6台3.44兆瓦时电池舱及电池管理系统、7台3.096兆瓦时电池舱及电池管理系统,7套3.45兆瓦时储能升压一体机变流
北极星储能网讯,4月26日,天合光能发布2023年年度报告。根据报告显示,报告期内,天合光能实现营业收入1133.92亿元,同比增长33.32%,实现归母净利润55.31亿元,同比增长50.26%。公司电站项目开发和销售取得超预期增长,其中风光储项目指标获取量超6.2GW,储备量8.5GW;分布式业务稳定高速发展,市场
北极星储能网获悉,据晶科能源消息,4月25日,晶科能源首台5MWh大储系统蓝鲸-SunTeraG2在海宁尖山基地正式下线。据介绍,晶科能源全新一代5MWh大储系统蓝鲸-SunTeraG2,具备系统级8000次循环,支持20年使用寿命。
据外媒报道,总部位于荷兰的储能系统开发商GigaStorage公司日前获得在比利时部署一个600MW/2400MWh电池储能系统的许可。该项目的名称GigaGreenTurtle。获得许可表明这个欧洲规模最大电池储能目的融资能够得到安排。该项目毗邻由输电系统运营商Elia公司运营的一座380kV高压配电站。该项目部署的地点是一
北极星储能网获悉,4月22日,中铁电气化局集团有限公司山丹县东乐北滩储能电站分布式光储微网系统包件采购谈判公告发布。公告显示,本工程光伏交流侧容量为200MW,直流侧容量为239.9998MWp,按照交流侧15%容量,4小时配套储能。本期配置30MW/120MWh储能系统一套。储能用于参与系统调峰调频、平滑光伏电
日前,由国机集团中联西北院EPC总承包的陕煤电力运城有限公司电储能调频项目实现一次性并网成功。本项目是陕煤集团内首个“火储联调”示范项目,该项目的成功并网标志着中联西北院与陕煤集团在储能领域的合作迈上了新的台阶,也为今后公司在陕西省内建设“火储联调”类项目打下了坚实的基础。本项目位
4月22日,CESC2024第二届中国国际储能大会在南京隆重开幕,为期三天的智慧储能技术及应用展览会也于23日至25日同步进行。23日是展览会开幕的第一天,同启新能源展出了最新的液冷PACK-1P104S和液冷工商业储能一体机458kWh,吸引了大批客商驻足咨询。公司技术研发和市场部的同事热情地向来宾们介绍了产品
北极星储能网获悉,据飞毛腿消息,4月22日,飞毛腿(江苏)储能系统集成基地正式挂牌成立。该基地将实现月产储能集成300-400MWh,年产能力达3-5GWh。飞毛腿(江苏)储能系统集成基地的设立,旨在深度整合先进储能技术和高效系统集成方案,为长三角乃至全国能源转型提供坚实支撑。
北极星储能网获悉,近日,安徽蚌埠市人民政府办公室发布了关于印发《蚌埠市有效投资专项行动方案(2024)》的通知。该方案在“深入开展制造业投资专项行动”中提到,持续做大主导产业集群。新能源产业集群实施高性能锂电池湿法隔膜、7GW/h储能电池电芯制造及3GW/h储能系统集成等项目。另外方案在“深入
4月22日,【运达股份-5MWh储能系统变流器采购项目】公开竞争性谈判公告发布。【运达股份-5MWh储能系统变流器采购项目】公开竞争性谈判公告本项目为5MWh储能系统变流器采购项目,采购人为运达能源科技集团股份有限公司,资金来自自筹资金,项目出资比例为100%。项目已具备采购条件,现对该(5MWh储能系
北极星储能网获悉,8月2日,南网科技公司在投资者互动平台上收到投资者提问,公司在超导领域是否有技术储备或产品布局,比如超导电缆,超导储能等。对此南网科技回应,公司在超导电缆、超导储能等方面尚无相关产品。南网科技提到,公司参与了“超导直流限流器的关键技术研究”、“应用于高速列车的大容
北极星储能网获悉,7月30日,安徽省合肥市科技局发布《关于组织征集2023年合肥市科技重大专项“揭榜挂帅”项目需求的通知》,聚焦合肥市重点产业链“卡脖子”技术、关键共性技术,以及未来先导产业的前沿引领技术、颠覆性技术。其中包含多个领域,节能环保(双碳)、光伏及新能源、高温超导储能、新能
近日,中国船舶第七一二所研制的高温超导储能样机顺利通过技术验收。技术验收专家评审组听取了项目组相关科研工作的研究内容、成果形式、技术指标情况汇报,审阅了相关文件,现场参观审查了我所兆焦/兆瓦级高温超导储能装置的充电试验和放电试验测试结果,确认达到考核指标。(本文来源:微信公众号中
低温超导线的性能好,并且价格便宜,200多安培的导线只要2-3元,且导线的技术、工艺稳定,机械性能友好,所以短期内低温超导储能还是占优势的。高温超导储能是今后的主要发展方向,逐渐地以高温超导储能为主。——中国科学院电工研究所副研究员张京业8月7日-8日由华北电力大学、中国可再生能源学会主办
超导体永不停歇的电流可能为储能和发电带来新选择。但是,只有在一定临界温度以下,就是冰点以下几百摄氏度的低温,超导体才能实现零电阻,并且代价非常昂贵。据外媒报道,塞尔维亚贝尔格莱德大学(UniversityofBelgrade)的物理学家们认为,他们找到一种方法,可以管控超薄单层晶园超导体(比如石墨烯),
JR东日本官网消息:为了提高能源效率将灵活运用地上用储能技术,该公司与相关铁道综合技术研究所合作联合开发铁路电力牵引用超导飞轮储能系统。本文来源:轨道世界微信号ID:RailWorld为实现该系统在铁路领域的首次实用化,将在中央干线的穴山变电站进行实证试验。中央干线穴山变电所设有铁路用超导飞轮
随着现代社会活动对电力供给的可靠性和电能品质的要求越来越高,以及风电、光电等间歇性新能源的接入,电能存储技术受到了世界各国的重视。在诸多电能存储技术中,基于超导技术的储能是一种处于发展中、但具有独特技术性能的储能手段。利用超导的储能技术有2种型式:超导磁储能(SuperconductingMagneti
市场调研机构Technavio的分析师预测,2017-2021年全球超导储能市场将以年复合增率6.37%增长。超导储能是一种储能技术,在电压移除后电流将继续在超导体中流动。超导线圈在冷却至临界温度以下后,具有可忽略的电阻。因此即使在电压移除或断电后,电流仍能继续流动。可再生能源的使用增多是市场的推动力
5月5日,中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所一室与中国电力科学研究院、北京电力经济技术研究院合作,自主成功制备螺旋内冷堆叠扭绕型复合化YBCO储能线圈试验件,通过500A临界电流性能测试。测试结果表明,在液氮迫流冷却和浸泡的环境下,超导线圈临界电流为630A,超过目标要求500A。并且
大力发展可再生能源是全球未来电力生产的重要方向。我国的可再生能源正处于跨越式发展阶段,但由于风力发电等可再生能源的波动性及不确定性,存在电能质量及电网稳定性问题,这在小容量的孤岛系统中尤为严重。采用储能的方式对电压的跌落进行补偿,而对于故障支路,用限流的方式维持公共连接点电压稳定
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!