打开文本图片集

摘要：在新能源电力系统的快速发展过程中，为了能够有效实现储能技术的提升，特别通过超导储能技术进行应用，从而能够在很大程度上推进新能源电力系统的发展。超导储能是一种非常高效的环保储能装置，因为其电阻为零，可以实现五损耗存储。本文首先针对超导磁储能与超导飞轮储能的原理、系统结构和研究现状进行阐述，然后分析超导储能的应用和展望，包括磁悬浮列车储能和蓄电池储能结合。旨在可以充分借助超导储能来进行应用，有效实现新能源电力系统的发展。

关键词：新能源；电力系统；超导储能

引言：随着人们环保理念的逐步加强，人们对新能源的使用越来越重视。通过新能源电力系统的使用，能够实现低碳发展。新能源包括风能、太阳能等可再生能源，不仅不会造成环境污染，还可以不断进行新能源的开发，实现社会经济的可持续发展。在系能源电力系统的使用中，应该特别注重储能环节的实现。一般会使用超导储能技术进行应用，从而能够助力新能源电力系统的发展。

1 超导磁储能概述

1.1储能原理

超导磁储能主要是运用电磁储能的方式开展，因为电磁储能工作不会出现能量之间的变化，具有一定的高效率特点。此种储能设置主要是通过多组超导带材料进行组合，从而形成超导线圈。将超导线圈通过串联的方式进行组合，形成环状的部件。当电流通过此部件后，会形成比较高强度的磁场。因为超导磁储能设施所具有的电阻为零，而且具有高密度载流的特点，可以进行无损耗存储电能，并且保持长时间的存储，受到了专业人士的欢迎[[]]。

1.2储能系统

对于超导磁储能系统结构来说，包括超导线圈、功率系统、保护系统等多个部分构成，如图1所示：

超导线圈是整个超导磁储能系统结构中最为重要的部件，一般会将其制作成为环状。该线圈不会出现漏磁问题，更加不会做屏蔽保护工作，因为该线圈中的磁场全部都聚集在环形内部，可以在中小型储能磁体中进行运用。还可以将超导线圈制作成为螺管形状，此种超导线圈所具有的结构非常简单，能够在大型储能磁体中进行运用，这样形状的超导线圈会出现比较大的漏磁问题。为了能够减少出现漏磁的问题，可以对线圈进行转变，制作成为饼状。此种方式可以对螺线管内部的直径进行转变，而其所具有的最大储能量不会发生变化。若是不断提升饼圈的数量，它的最大储能量会下降。还可以减小磁体所具有的体积，从而可以达到磁场增加的目的，同时也能够降低材料的使用量。其中的功率系统主要是不锈钢材料制作，形成真空杜瓦结构，并且在结构中设置防热辐射屏蔽设备，可以让超导磁体放置在其中。功率系统能够做好功率的调节工作，保护系统具有安全保护作用，主要是在超导线圈出现失超情况下，可以实现自我修复。其中的监控系统能够对超导磁储能系统进行参数监测，从而监测相关信号是否正常。

1.3研究现状

在上个世纪70年代时，美国有两位专家做出了大量的研究，将超导线圈与格里茨桥路之间进行组合，从而形成电能存储系统，这是最开始的电能存储系统。而随着时间的发展，到了80年代时，美国与日本合作制作了比较小型的超导磁储能系统，主要是利用低温超导材料来进行制作。我国在2011年也建立了世界上第一个超导变电站，在变电站中建立一个高温超导储能系统。

2 超导飞轮储能分析

2.1储能原理

超导飞轮储能系统主要是通过电动机来进行驱动，从而促使飞轮转子进行高速旋转，并且在旋转中不会产生摩擦，形成机械能存储。若是需要电能时，通过快速转动的转子又可以进行电动机的驱动，从而完成发电动作，将机械能转化为电能，并且将其接入到电网之中。储能密度与飞轮系统中的材料具有非常大的关系，材料的强度越高，密度越小，就能够得到更大的储能密度[[]]。

2.2系统构成

对于超导飞轮储能系统结构来说，主要包括飞轮转子、电动机、保护系统等多个部分构成，如图2所示：

从图2中可以看到，其中的超导磁悬浮轴承是超导飞轮储能系统结构中的重要组成部分，也是其中的核心元件。该部件需要通过高温超导块材来进行定子的制作，还需要利用永磁体来制作转子。在液氮低温的条件下，超导体具有完全抗磁性特点，同时也具有磁通钉扎力，可以让永磁体进行悬浮，不会出现摩擦来进行旋转。超导飞轮储能系统结构中的飞轮转子的旋转速度非常高，需要具有非常大的离心力承受能力，那么就需要做好制作材料的选择工作，一般使用高强度、低密度的材料进行飞轮转子的制作。一般会使用碳素纤维来制作飞轮转子，因为此材料具有非常强的离心力承受能力。其中的电动机可以为该系统提供动力，是能量转化中十分重要的部件。当其进行储能时，通过电机提供动力来促使飞轮旋转。当进行发电时，可以通过飞轮旋转为电机提供电能。一般会使用永磁电机来进行工作，因为此种电机所具有的效率非常高。其中的功率转化装置能够实现电能的存储和释放，保护装置可以对电压、电流等参数进行监控，从而可以完成系统的保护。

2.3研究现状

在进行超导飞轮储能系统研究的过程中，全世界投入了大量的人力物力。从上个世纪出开始研究，直到上个世纪末，美国通过实验研究成超导飞轮储能系统结构，该系统的轴承最高转速可以达到15000r/min。到了2004年，日本研究出的超导飞轮储能系统，最高转速能够达到15860r/min。我国在2015年研究出超导磁悬浮飞轮储能系统，并且制作无水冷系统的储能样机，希望在日后能够进一步得到发展，从而推动科技研究的进步。

3新能源电力系统中超导储能的应用和展望

3.1磁悬浮列车储能

在进行超导储能设施应用的过程中，可以应用在磁悬浮列车储能工作之中。将其与真空管道进行深度结合，通过超导磁悬浮技术在管道内部设置环形轨道，并且在轨道的两旁安装查到体块材料。工作人员可以将该材料放在低温的容器之中，列车处于环形轨道之上，采用首尾相连的方式设置。而在磁悬浮列车的两边、底面以及轨道的上方设置永磁体，可以通过电机来进行磁悬浮列车的驱动。若是遇到低温条件时，超导体自身具有一定的磁通钉效应，与列车两侧的永磁体之间进行作用，让列车可以悬浮在轨道之上，从而形成磁悬浮列车。在磁悬浮列车行进的过程中，能够将电能转化为动能，并且将其能量储存在真空管道内部。若是需要电能时，再进行动能的转化，形成电能，输送到电网之中。通过此种方式来进行电能的储存，此种方法具有非常广阔的应用前景[[]]。

3.2蓄电池储能结合

超导磁储能系统可以与蓄电池之间进行结合，从而能够完成储能工作。对于蓄电池来说，若是储存和放电的次数增加，对蓄电池自身的使用寿命会具有非常大的影响，那么就可以将超导磁储能系统与蓄电池结合，将超导磁储能系统作为一个缓冲设置，能够有效避免蓄电池受到电流的冲击，有效提升蓄电池的使用寿命，增加蓄电池的充放电次数。此种结合方式可以有效提升蓄电池的储能密度，还可以提高响应速度。研究人员可以在一定程度上降低超导磁储能系统的储能密度，从而可以实现成本的降低。

结束语：综上所述，为了能够实现我国的“双碳”目标，需要做好能源转型工作，那么就需要将可再生能源融入到电网之中。在新能源电力系统的建设工作中，需要做好储能装置的设置工作。利用超导储能设备来进行应用，有效促进多方面领域的发展。在超导储能的研究工作中，更加需要考虑安全与经济方面的问题，是未来发展中需要重视的内容。

参考文献：

[1]曹雨军，夏芳敏，朱红亮，姚震，门建民.超导储能在新能源电力系统中的应用与展望[J].电工电气，2021（10）：1-6+26.

[2]杜芳.储能技术在新能源电力系统中的应用分析[J].中国高新科技，2020（20）：17-18.

[3]陈名玉.新能源电力系统中的储能技术研究[J].通讯世界，2017（18）：129-130.