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
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(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)将电能以磁场能的形式储存于超导磁体(电感),超导磁悬浮飞轮储能(Superconducting Flywheel Energy Storage,SFES)将超导技术用于磁悬浮轴承以提升飞轮储能的技术性能。
本文将对SMES和SFES的基本原理、发展现状、应用前景、以及关键技术课题进行简要介绍。
一、超导磁储能技术
1.超导磁储能的原理
超导磁储能是一种电感储能技术。电感储能的运行原理如图1,图1只在(a)图中标注了关键部件的名称,(b)、(c)图中的部件名称与(a)图相同。
① 充电(吸收能量):开关S2和S3处于开端状态下闭合开关S1,电源对储能电感充电;
② 储能:合上开关S2、断开开关S1,S2与电感L形成闭合回路,此时电感中储存的能量如式(1)。
式(1)中,E为电感中存储的能量;L为电感值;I为电感中的电流。
③放电(输出能量):合上开关S3、断开开关S2,电感对负载放电而释放能量。
因为在直流电流下超导体为零电阻,用超导导线制作储能电感(一般称为超导磁体)的超导磁储能可以实现长时间的储能。超导导线的通流能力比铜导线高出1~2个数量级,而且电流恒定时导线(磁体)自身不发热,使用超导磁体能获得远高于常规电感的储能密度、功率密度。
图1仅为电感储能的原理图,根据不同的应用途径,储能电感与电源、负荷的连接方式也不同。本文主要介绍电力系统用SMES。电力系统用SMES需要随时处于待机状态以便即时响应电力系统的动态变化,超导磁体一般需通过电力电子变流器连接到电力系统,变流器对超导磁体实施实时控制。
图1 基于电感的电能存储与能量利用的基本原理
2.系统构成及其技术特性
(1) 系统构成
SMES的系统构成如图2所示,由超导磁体、低温系统、变流器、以及状态监测与控制系统、保护系统等构成。图2中的变压器是为了方便SMES与电力系统连接的电压匹配设备,不是SMES的必需部件。旁路开关平时处于开的状态,只有在紧急情况下才闭合释放超导磁体中的能量以保护磁体的安全。
(2) 关键部件
① 超导磁体
超导磁体是SMES的核心部件,可以采用单螺管、多螺管或环形结构磁体。其中,螺管磁体结构简单、周围杂散磁场较大,环形磁体则相反。
② 电流引线
电流引线需具备从低温环境到室温的绝缘性能,也是超导装置热损耗的主要热源之一,是影响SMES制冷机功率的主要因素。
③ 低温系统
超导磁体只有在足够低的温度环境下才能运行在超导状态,对于高温超导磁体,虽然高温超导的临界温度高于77K(-196),但由于超导导体在磁场的作用下临界电流会衰减,而为提高储能密度需尽可能的提高磁场强度,高温超导磁体用于储能时,一般需将温度冷却到远低于77K,比如30K以下。现在比较成熟的制冷技术有低温液体浸泡冷却和通过制冷机直接传导冷却。
④ 变流器
超导磁体在储能状态承载的是直流电流,为了实现超导磁体与电网之间的有功功率和无功功率的交换,需要双向变流器进行交、直流的变换与控制。变流器拓扑结构有电压型(VSC)和电流型(CSC)2种,如图3所示。通过变流器的控制,SMES可以实现有功功率、无功功率的四象限独立控制。
(a) 电压型变流器
(b) 电流型变流器
图3 SMES用变流拓扑
① 监控系统
监控系统通过检测电力系统和SMES的运行参数,并由此分析出电力系统的功率补偿需求以及磁体的功率补偿能力,确定功率补偿方案,并指令变流器控制磁体实施动态的功率补偿,必要时也可对保护系统发出指令。
② 保护系统
当电流、磁场强度、温度中的任意一个参数超过临界值时,超导体会从超导态转变为正常态,这称为失超。SMES的超导磁体在功率补偿过程中承载的是动态电流,会在磁体中产生热量而致使温度升高。为保证SMES的安全,需要对超导磁体实施失超保护,也需要对超导磁体、低温系统、变流器以及电力系统的运行状态实时监控,并实施有效的保护。
(1) 技术特性
SMES的超导磁体在储能状态下不会产生焦耳热损耗,可长时间无损耗地储存能量,储能效率高达95%。超导导线的通流能力比铜导线高出1~2个数量级、能实现5T以上的磁场,这使得超导磁体具有很高的储能密度(约0.9~9MJ/m3)。SMES的储能与释能是电磁能量的直接转换,能量转换速度及效率高于电能-化学能、电能-机械能等能量转换型式,这使得SMES的响应速度快、功率密度高、反复充放电次数无限制。在变流器的控制下,SMES的实施功率补偿的响应时间小于10ms,能满足电力系统暂态稳定性、瞬时电压跌落等的功率补偿需求。
3.国内外发展现状
根据所用超导带材的不同,SMES可分类为低温和高温SMES。使用低温超导材料的SMES需要工作于液氦温区(4.2K),因液氦资源紧缺、制冷成本高,虽然已经研制成功了100MJ的低温SMES,但仍然未能获得推广应用。高温超导体的临界磁场远高于低温超导体,其导线制作技术处于发展期,性能还存在上升空间,可以认为使用高温超导材料的SMES是未来的主要发展方向。本文仅介绍高温SMES的发展现状,如表1所示。相比于电力系统对储能的需求,国内外均已实现的MJ级高温超导SMES的容量仍然偏小,何况有的样机是冷却到4.2K,使得低温系统成本高冷却效率低。为了在电力系统中实现SMES的规模化应用,还需要进一步提高超导导线的性价比、冷却系统的效率、以及整个SMES系统的可靠性。
表1 高温SMES国内外发展现状
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。
在业内人士看来,降本增效是2024年储能行业的“主旋律”,降本增效的关键是创新,储能企业降本增效不仅可以提升企业的竞争力和盈利能力,还能推动新材料、新工艺、新技术的应用。储能行业技术迭代正在加速,300Ah+储能电芯尚未站稳,500Ah+储能电芯已迎面而来。如今,PCS、电池、系统等储能技术降本大
北极星储能网获悉,据新源智储消息,4月11日,新源智储与中创新航科技股份有限公司(以下简称“中创新航”)举行战略合作协议签署仪式。根据协议内容,新源智储与中创新航建立产业合作与项目合作伙伴、技术合作伙伴、海外合作伙伴关系。双方将充分发挥各自在储能技术和动力电池领域的专业优势,共同推
北极星储能网获悉,据青海日报消息,4月17日,计划总投资50亿元的中国电建集团四川工程有限公司暨青海天逸储能产业有限公司10GWh短时高频储能智造及分布式光伏项目在西宁经济技术开发区南川工业园区开工建设。此次10GWh短时高频储能智造及分布式光伏项目分三期建设,一期预计9月底建成投产,全部建成后
北极星储能网讯,近期,新疆圣瑞绿源新能源有限公司成立,法定代表人为刘太武,注册资本为9000万元人民币。公司股东分别为:深圳市圣瑞新能源有限公司和新疆凯盛融余产业股权投资基金合伙企业(有限合伙)。经营范围包含:一般项目:新兴能源技术研发;电池零配件生产;电池零配件销售;电池制造;新能
近日,大连化物所储能技术研究部(DNL17)李先锋研究员和鲁文静副研究员团队在溴基液流电池电极研究方面取得新进展。研发团队通过在电极表面基于可逆的固态溴络合效应,同步提高了电极的固溴能力和催化活性,降低了溴基液流电池的自放电率,提高了电池功率密度和循环寿命。研究团队提出了一种向电极表
在日前举办的2024年美国储能峰会上,电池储能开发商和运营商探讨了美国储能市场面临的挑战和机遇。2024年美国储能峰会在德克萨斯州奥斯汀举办,汇集了美国各地的储能行业利益相关者。在“寻找新的市场机会”的小组讨论中,小组成员对美国储能市场新机遇、项目开发以及消防安全进行了探讨。可再生能源开
北极星储能网获悉,据企查查消息,4月10日,国宁新储(福建)科技有限公司成立,法定代表人为严厚善,注册资本10亿人民币,经营范围包括:储能技术服务、新兴能源技术研发、新能源原动设备制造、新能源原动设备销售等。该公司由国家电力投资集团有限公司、宁德时代及旗下宁德时代新能源产业投资有限公
北极星储能网获悉,据国家知识产权局公告,4月12日,北京瑞特爱能源科技股份有限公司取得一项名为“一种化学能储能系统”专利,专利授权公告号为CN220772003U,申请日期为2023年9月20日。专利摘要显示,本实用新型属于储能系统领域,特别是公开了一种化学能储能系统,采用的技术方案:包括由太阳能光热
4月10日,第12届储能国际峰会暨展览会(ESIE2024)首日,第七届储能前言技术大会主论坛顺利举行,天合光能副总裁、天合储能总裁孙伟受邀出席,并发表了《光储融合,提升新能源渗透率》的主题演讲。他表示,多场景下光储融合将成为新能源行业转型的破局之道。储能成为经济发展新动能新型储能技术至关重
共探能源数智化!4月11日-13日,为期3天的第十二届储能国际峰会暨展览会(ESIE2024)在北京首钢会展中心隆重举行。沃太能源作为展馆冠名商之一,深度参与其中,并以数字孪生绿智互联为主题,重磅推出了低碳智慧园区平台2.0、20尺5MWh液冷储能系统以及一体化平台+项目服务的创新模式,吸睛无数!01/让能
2024年4月11日,在这个春意盎然、布满生机的季节,“第12届储能国际峰会暨展览会”在首都北京璀璨开幕。此次展会是全球储能精英产业的盛大聚会,集中展现各方最前沿技术及市场主流产品。北京晟运能源科技有限公司(以下简称“晟运能源”)携工商业一体柜PowerRack系列、组串式PCS、云链智安-智慧云管平
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
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
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
北极星储能网获悉,据青岛地铁官微显示,3月15日,青岛地铁蓝谷快线复合储能项目顺利并网投用,标志着青岛地铁首条既有线路节能降碳改造项目正式完成。据了解,青岛地铁蓝谷快线的复合储能项目由飞轮储能和中压逆变装置改造应用共同组成。蓝谷快线单日总车辆走行约12200公里,复合储能项目并网投用后,
3月6日,国家能源集团发布了山西公司榆次热电储能一次调频建设项目EPC总承包公开招标项目招标公告。为积极响应国家能源战略要求,计划在厂内开展大功率磁悬浮飞轮储能辅助调频工程。安装8MW/800kWh飞轮储能单元,以6kV电压等级接入榆次热电厂用电6kV母线侧。该储能系统将显著提升机组AGC调频辅助服务能
2月27日,“中国储能技术创新应用峰会暨2024‘北极星杯’储能影响力企业评选”活动在浙江宁波开幕。贝肯新能源凭借创新性构网型解决方案,荣获“构网型储能创新解决方案”奖项!大会以新型储能产业高质量发展为主题,邀请发电集团、电网公司及各大企业代表等参会,共同探讨储能市场创新应用及发展。当
北极星储能网获悉,2月22日,工业和信息化部办公厅发布关于公布全国工业领域电力需求侧管理前七批示范企业(园区)名单及前五批参考产品(技术)目录的通知。原文如下:工业和信息化部办公厅关于公布全国工业领域电力需求侧管理前七批示范企业(园区)名单及前五批参考产品(技术)目录的通知工信厅运
北极星储能网获悉,2月2日,山西大同云冈区电力级磁悬浮飞轮生产线和9×100兆瓦电网侧独立储能调频项目签约仪式举行。大同市云冈区与华驰动能(北京)科技有限公司签订了战略框架合作协议。据了解,该项目计划总投资77.9亿元,建设内容包括9个100MW的飞轮独立储能柜以及年生产200台单体4000kW/1000kWh
北极星储能网获悉,2月2日消息,有投资者在互动平台向湘电股份提问:地铁储能系统是否适用中国每个地铁站?湘电技术的一套地铁储能系统需要几年收回投资?收回投资后还能运行几年?湘电股份表示,公司生产的飞轮储能系统产品是完全国产化率产品,可广泛用于新老地铁站的运营节能,产品寿命可达30年,全
1月31日,中船风电兴城50万千瓦风电项目飞轮储能成套系统(3MW/12.5kWh)招采公告发布。项目招标人为中船风电清洁能源科技(北京)有限公司,项目位于辽宁省葫芦岛市兴城市,项目招标内容为3MW/12.5kWh飞轮储能系统。
近日,贝肯新能源有限公司(以下简称“贝肯新能源”)完成A轮融资,由众行资本独家投资。随着“双碳”目标的提出与“构建以新能源为主体的新型电力系统”战略的确定,新能源发电并网比例和上网电量快速提升,减少了同步发电机组在电网中的比例,恶化频率响应特性,电网的安全稳定运行受到极大挑战。飞
北极星储能网获悉,1月23日,宁夏回族自治区第十三届人民代表大会第二次会议在银川开幕。自治区主席张雨浦作政府工作报告。报告提到2023年项目建设成效显著。扎实开展“五比”活动,全区实施重点项目1313个,完成投资1567亿元,特别是一批标志性产业项目集中落地。宁夏历史上产业投资规模最大的“宁电入湘
近日,中国葛洲坝电力中标翼城县100兆瓦/50.43兆瓦时独立混合调频储能电站建设项目。该项目为公司开拓储能市场首个飞轮储能中标项目,总金额约5.968亿。该项目场地位于山西省临汾市翼城县北侧约3千米岳庄村东南侧,计划建设一座独立混合调频储能电站,建设总规模为100兆瓦/50.43兆瓦时独立混合储能建设
1月28日,据中国西电集团官微,日前,由中国西电所属西电电力系统牵头申报的国家重点研发计划项目——10MW级磁悬浮飞轮储能关键技术获批。项目聚焦飞轮单机的轴系融合、振动控制、散热设计、阵列聚合与优化等方面,开展飞轮调相机、飞轮储能、混合阵列、并网应用联合研究。围绕器件散热、关键材料、设
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!