超导磁储能系统(SMES)及其在电力系统中的应用
储能技术及其在现代电力系统中的应用
储能技术及其在现代电力系统中的应用内容摘要从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。
现代电力系统中的新问题安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。
近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。
②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。
③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。
④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。
⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。
⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。
2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。
系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。
加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。
但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。
因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。
长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。
超导磁力储能工作原理
超导磁力储能工作原理超导磁力储能（Superconducting Magnetic Energy Storage，SMES）是一种高效、可靠的电力储能技术，被广泛应用于电力系统的稳定性调节、电压控制、电能品质提升等方面。
它基于超导材料的特性，利用超导体在零电阻状态下可以存储巨大的电磁能量，从而实现电力的高效储存。
本文将详细介绍超导磁力储能的工作原理及其应用。
一、超导磁力储能的基本原理超导磁力储能系统主要由超导线圈、冷却系统和功率控制系统组成。
其中，超导线圈是实现电磁能量储存的核心部件，冷却系统用于保持超导状态，而功率控制系统则用于实现能量的输入和输出控制。
1. 超导线圈：超导线圈通常采用超导材料制成，它的内部通过冷却系统维持在超导态。
超导材料具有零电阻和完全排斥磁场的特性，在零电阻状态下产生的电流可以无损地在超导线圈中流动，从而实现能量的存储。
2. 冷却系统：在超导磁力储能系统中，保持超导线圈在超导态需要低温环境的支持。
通常采用液氦冷却系统，将超导线圈冷却至临界温度以下，使其进入超导态。
通过冷却系统的维持，超导线圈的零电阻特性才能得到保证。
3. 功率控制系统：功率控制系统用于控制超导磁力储能的输入和输出。
当电网稳定时，超导线圈会接收电网输送的电能，将电能转化为磁能储存在超导线圈中。
而在电网需要补偿或发生故障时，超导线圈可以快速释放储存的磁能，将其转化为电能输出到电网中。
二、超导磁力储能的工作过程超导磁力储能的工作过程可以分为充放电两个阶段，即储能阶段和释能阶段。
1. 储能阶段：当电网供电稳定时，超导线圈会接收电网输送的电能，并将电能转化为磁能储存在超导线圈中。
在这个阶段，超导线圈处于超导态，电流可以无损地在超导线圈中循环。
2. 释能阶段：当电网发生故障或需要补偿时，超导磁力储能系统会迅速将储存的磁能转化为电能输出到电网中。
在这个阶段，超导线圈会失去超导态，电流开始在超导线圈中产生阻力，电能会迅速被释放。
超导体在能源中的应用
超导体在能源中的应用引言超导体是一种特殊的材料，在低温下电阻消失，电流可以无损耗地流过。
这种独特的性质使得超导体在能源领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍超导体在能源领域的应用，包括电力传输、磁悬浮交通、储能系统和核聚变等领域。
电力传输超导体在电力传输方面的应用主要体现在超导电缆和超导变压器上。
超导电缆具有低损耗、高电流密度和高功率密度等优点，可以大大提高电力系统的输电能力和效率。
此外，超导变压器具有体积小、重量轻、效率高等优点，可以有效降低电力系统的能耗。
磁悬浮交通超导体在磁悬浮交通方面的应用主要体现在磁悬浮列车上。
磁悬浮列车利用超导体产生的强磁场实现列车与轨道之间的悬浮，从而消除了摩擦阻力，提高了运行速度和能效。
目前，世界上已经有几个城市开始运营磁悬浮列车，如上海磁悬浮列车等。
储能系统超导体在储能系统方面的应用主要体现在超导磁储能（SMES）技术上。
SMES是一种利用超导线圈储存电能的技术，具有响应速度快、充放电效率高、寿命长等优点。
SMES可以作为电网的调峰和备用电源，提高电力系统的稳定性和经济性。
核聚变超导体在核聚变方面的应用主要体现在托卡马克装置上。
托卡马克装置是一种利用强磁场约束高温等离子体的核聚变实验装置，其核心部件是超导磁体。
超导磁体具有磁场强度高、稳定性好、能耗低等优点，可以有效提高核聚变实验的效率和安全性。
结论超导体在能源领域的应用具有广泛的前景，可以提高能源系统的能效、稳定性和经济性。
然而，超导体的应用还面临一些挑战，如低温环境的要求、成本问题等。
随着科技的进步，相信超导体在能源领域的应用将会取得更大的突破。
储能技术介绍及其在电力系统的应用
储能技术介绍及其在电力系统的应用摘要：储能技术是充分利用可再生能源、提高电力系统稳定性的有效手段。
据统计，2020 年3月全球已投运储能项目（含物理储能、电化学储能以及熔融盐储热）累计装机规模达184.7 GW，同比增长1.9%，中国的累计装机规模达到32.5GW，同比增长3.8%。
储能技术按照能量储存方式可主要划分为物理储能、化学储能和其他储能，各有不同的适合应用领域。
近年来新能源行业发展迅猛，特高压电网建设加快，清洁能源的建设规模越来越大，但新能源发电的间断性会对电力系统运行稳定性造成冲击，所以在新能源发电快速发展的同时，储能市场将会迎来快速增长。
本文主要介绍了目前储能技术的现状及其发展趋势，以及在电力系统发、输、配、用等方面的应用情况，可为储能技术研究和工程实践提供一定的参考。
关键词：储能技术；可再生能源；电力系统.0引言随着智能电网和新能源发电时代的到来，因新能源发电需要储能技术的配合来减少对电力系统运行稳定性的冲击，储能技术的影响日益增大，电力系统的发、输、配、用各个环节均有储能技术的应用[1]。
电力储能具有配置方式灵活、环境适应性强且建设周期短、快速响应和双向调节等特点。
我国能源革命将在2050年取得阶段性成果，能源清洁化率和终端电气化率将达到50%，储能市场空间巨大。
近3年来，在政策支持、储能技术进步、需求增长等因素共同作用下，我国电力储能技术应用快速发展并且具备了一定规模。
在电源侧，由于国家政策的补充完善，以及储能市场的快速发展，全国多家知名发电企业已率先开展电力储能技术具体应用研究。
在电网侧，为应对新能源大发展和特高压电网建设，加快智能电网建设进度，发挥储能技术调峰调频、系统备用、黑启动、改善电能质量等作用。
在用户侧，主要通过峰谷价差下的“谷充峰放”模式，改善电力负荷结构，发挥储能技术削峰填谷、需量管理、需求响应以及虚拟电厂等作用。
随着储能技术日趋成熟，储能产业化会逐步增大，储能技术在各个领域的应用将更加清晰，但一些缺点也在实际工程中暴露出来，如储能项目建设、消防安全等缺少相关标准执行，储能电池选型、电站规划配置、系统集成的理论不完善，缺乏相关工程参考，储能系统调控和运行维护缺少经验，储能电池SOC 标定误差较大，系统调控还未达到最优解等。
超导物理和超导材料的研究和应用
超导物理和超导材料的研究和应用1. 超导物理1.1 超导现象超导现象是指在低温条件下，某些材料的电阻突然下降到零的现象。
这个现象最早由荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯在1911年发现。
他在实验中发现，汞的电阻在温度降至4.2K（-268.95℃）时突然下降到零。
随后，其他物理学家也发现了许多其他材料也具有这种特性。
1.2 超导机制超导现象的机制至今尚未完全解释清楚，但目前主要有两种理论：BCS理论和库珀对理论。
1.BCS理论：1956年，美国物理学家约翰·巴丁、列昂·库珀和罗伯特·施里弗提出了BCS理论，该理论认为，超导现象是由于金属中的电子与lattice（晶格）振动相互作用的结果。
在低温下，电子与晶格振动形成了一种叫做库珀对的电子配对，这些库珀对可以在没有电阻的情况下通过材料。
2.库珀对理论：1962年，美国物理学家约翰·库珀提出了库珀对理论，该理论从微观角度解释了超导现象。
库珀认为，在低温下，金属中的电子会与晶体中的空穴形成稳定的配对，即库珀对。
这些库珀对在超导材料中可以无阻力地移动，从而实现了超导现象。
1.3 超导临界温度超导临界温度是指材料从正常态转变为超导态的温度。
不同材料的超导临界温度不同，有的材料的超导临界温度很高，有的则很低。
目前发现的最高温超导材料临界温度为135K（-208.15℃），由我国科学家发现。
2. 超导材料2.1 传统超导材料传统超导材料主要是指铜、铅、铝等金属及其合金。
这些材料具有较高的临界磁场和临界电流密度，但在室温下的超导性能较差。
2.2 高温超导材料高温超导材料是指在液氮温度（77K）以上仍具有超导性能的材料。
高温超导材料的发现极大地推动了超导技术的发展，使得超导应用领域更加广泛。
目前研究较多的高温超导材料主要有氧化物超导体系、铁基超导体系和铜基超导体系。
2.3 超导材料的制备方法超导材料的制备方法主要有以下几种：1.熔融法：将超导材料的前驱体熔融，然后冷却固化，得到超导材料。
超导材料及其在电力系统中的应用
超导材料及其在电力系统中的应用随着社会的快速发展，越来越多的电力系统被建立起来，以满足人们对电的需求。
然而，电力系统的建设和运行也面临着新的挑战，其中之一就是电力传输的损耗和能源浪费。
为了解决这一问题，越来越多的人开始关注超导材料及其在电力系统中的应用。
超导材料是一种特殊的材料，其电阻率为零，电导率很高，电能损耗非常低。
这使得超导材料成为最优秀的电导体之一。
目前，常见的超导材料有铜氧化物（YBCO）、镁二硼（MgB2）等。
它们在低温下表现出超导特性，能够将电能传输得更加高效和稳定，提高了电网的传输能力和效率。
超导材料在电力系统中的应用涉及到多个领域，包括输电线路、变压器、储能设备等，下面我们详细了解一下它们在这些领域的应用。
一、输电线路输电线路是电力系统中最核心的一环。
传统的输电线路采用铜、铝等金属导体，但由于电阻损耗导致能源损失严重。
为了将能源损耗降至最低，超导技术被引入到了输电线路中。
超导输电线路由超导带材和强电机构组成，能够传输高电流和高电压的电能，同时又不产生电阻损耗。
这种输电方式具有很高的效率、稳定性和可靠性，并且节约了大量能源，降低了二氧化碳的排放量。
二、变压器变压器是电力系统中的另一大核心设备，它扮演着调节电网电压、提高电网稳定性的重要角色。
传统变压器采用铁芯和线圈的组合结构，存在着很大的电阻损耗和体积、重量的问题。
超导变压器采用超导带材和强电磁机构代替传统的铁芯和线圈，减少了电阻损耗，同时还降低了体积和重量。
由于其高效、节能、环保的特点，超导变压器被广泛应用于电力系统中，特别是在高端市场中。
三、储能设备储能设备是现代电力系统中的重要组成部分，能够在电力高峰期间存储电能，以便在低谷期间释放出来供给系统使用。
传统的储能设备采用电池、超级电容、储水池等方法，但其储能效率很低。
超导储能设备能够利用超导带材的高电导率和超导特性，将电能存储在超导带材内部，从而实现高效的储能和释放。
与传统储能设备相比，超导储能设备具有储存密度高、储能效率高、寿命长等重要优势，被广泛应用于电力系统中。
超导储能应用于电力方面的研究
超导储能应用于电力方面的研究随着社会经济的快速发展，现代化科技水平日益提高，储能技术也得到了飞速发展，可以有效解决电力系统传统储能技术中存在的问题。
在电网系统运行中，大规模的间歇性能源并网的设施。
这也为其系统运行带来了严峻的挑战，而超导储能则是应对该挑战的一种重要技术。
因此，在未来电力系统运行中，超导储能技术势在必行。
标签：超导储能；电力系统；应用引言随着改革开放的不断深入，人民生活质量日益提高，对电能质量与系统运行安全提出了新的要求。
作为FACTS重要家族成员的SMES超导储能技术，能够为高压输电系统提供积极响应的容量，增强高压输电系统运行的稳定性，加大了其功率输送的极限、对频率及电压的波动有一定的抑制作用，电能质量从根本上得到了改善。
在电网系统运行中，为了充分发挥超导储能装置对电能质量的改善作用，提高其系统运行的稳定性，具有非常重要的现实意义。
1 内涵概述及其原理1.1 内涵SMES即超导储能系统，是通过电阻为零的超导磁体做成相应的超导线圈，构成大电感，引入电流后，在此线圈四周就会形成磁场，此种情况下电能就会以磁能的形式储藏起来。
根据线圈材质可以将超导储能分为低温及高温两种超导储能。
众所周知，超导储能具有相应迅速、转换率高、便于控制、体积小及重量轻等特点，在电力系统运行中，其可进行实时大容量能量交换与功率补给。
供电质量得到有效改善，电力系统的电能传输容量、稳定性及电荷平衡性得到提高，因此其在可再生能源发电、负载调节等电力系统领域具有广阔的发展前景。
1.2 原理由于超导体在低温状态下实现超导状态，此种状态下电阻为零，可以得到如图1所示超导储能原理图。
如图1所示开关2保持断开，开关1被打开并为超导线圈充电，断开开关1，闭合开关2，此时超导线圈就会处于短路状态。
在此闭合回路内超导线圈电流不会缩减而是以永久电流模式存在，此时超导线圈中永久电流会以磁场形式存在，可通过E=L·I2/2来表示其大小。
超导磁储能系统（SMES）及其在电力系统中的应用
超导磁储能系统（SMES）及其在电⼒系统中的应⽤⾼温超导磁储能系统及在电⼒系统中的应⽤⼀、超导磁储能基本原理1、什么是超导磁储能系统？超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）是利⽤超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电⽹或其它负载的⼀种电⼒设施，⼀般由超导线圈、低温容器、制冷装臵、变流装臵和测控系统部件组成。
超导储能系统可⽤于调节电⼒系统峰⾕（例如在电⽹运⾏处于其低⾕时把多余的电能储存起来，⽽在电⽹运⾏处于⾼峰时，将储存的电能送回电⽹），也可⽤于降低甚⾄消除电⽹的低频功率振荡从⽽改善电⽹的电压和频率特性，同时还可⽤于⽆功和功率因素的调节以改善电⼒系统的稳定性。
超导储能系统具有⼀系列其它储能技术⽆法⽐拟的优越性：（1）超导储能系统可长期⽆损耗地储存能量，其转换效率超过90%；（2）超导储能系统可通过采⽤电⼒电⼦器件的变流技术实现与电⽹的连接，响应速度快（毫秒级）；（3）由于其储能量与功率调制系统的容量可独⽴地在⼤范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的⼤功率和⼤能量系统；（4）超导储能系统除了真空和制冷系统外没有转动部分，使⽤寿命长；（5）超导储能系统在建造时不受地点限制，维护简单、污染⼩。
⽬前，超导储能系统的研究开发已经成为国际上在超导电⼒技术研究开发⽅⾯的⼀个竞相研究的热点，⼀些主要发达国家（例如美国、⽇本、德国等）在超导储能系统的研究开发⽅⾯投⼊了⼤量的⼈⼒和物⼒，推动着超导储能系统的实⽤化进程和产业化步伐。
2、储能⼯作原理SMES在电⼒系统中的应⽤⾸先是由Ferrier在1969年提出的。
最初的设想是将超导储能⽤于调节电⼒系统的⽇负荷曲线。
但随着研究的深⼊，⼈们逐渐认识到调节现代⼤型电⼒系统的⽇负荷曲线需要庞⼤的线圈，在技术和经济上存在着困难。
现在，SMES在电⼒系统应⽤中的研究重点主要着眼于利⽤SMES四象限的有功、⽆功功率快速响应能⼒，提⾼电⼒系统稳定性、改善供电品质等。
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高温超导磁储能系统及在电力系统中的应用一、超导磁储能基本原理1、什么是超导磁储能系统？超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，一般由超导线圈、低温容器、制冷装臵、变流装臵和测控系统部件组成。
超导储能系统可用于调节电力系统峰谷（例如在电网运行处于其低谷时把多余的电能储存起来，而在电网运行处于高峰时，将储存的电能送回电网），也可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡从而改善电网的电压和频率特性，同时还可用于无功和功率因素的调节以改善电力系统的稳定性。
超导储能系统具有一系列其它储能技术无法比拟的优越性：（1）超导储能系统可长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90%；（2）超导储能系统可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）；（3）由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的大功率和大能量系统；（4）超导储能系统除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长；（5）超导储能系统在建造时不受地点限制，维护简单、污染小。
目前，超导储能系统的研究开发已经成为国际上在超导电力技术研究开发方面的一个竞相研究的热点，一些主要发达国家（例如美国、日本、德国等）在超导储能系统的研究开发方面投入了大量的人力和物力，推动着超导储能系统的实用化进程和产业化步伐。
2、储能工作原理SMES在电力系统中的应用首先是由Ferrier在1969年提出的。
最初的设想是将超导储能用于调节电力系统的日负荷曲线。
但随着研究的深入，人们逐渐认识到调节现代大型电力系统的日负荷曲线需要庞大的线圈，在技术和经济上存在着困难。
现在，SMES在电力系统应用中的研究重点主要着眼于利用SMES四象限的有功、无功功率快速响应能力，提高电力系统稳定性、改善供电品质等。
超导磁能储存的概念最开始来自于充放电时间很短的脉冲能量储存，大规模能量储存开始于电器元件，其原理就是电能可以储存在线圈的磁场中。
如果线圈是由超导材料制成，即保持在临界温度以下，即使发生变化，电流也不会发生衰减。
线圈卸载荷，可以将电流释放回电路中去。
电流I循环储存在线圈中的能量E为E=0.5LI²超导磁储能装臵的原理示意图1、超导线圈2、制冷剂3、低温容器4、直流电源5、持续电流回路在开关2s断开状态下，接通开关1s给超导线圈充电，最终使超导线圈电流达到额定值；然后开关2s闭合，开关1s断开，超导线圈与开关2s形成闭合回路。
一般来说，开关2s会采用同样具有零电阻特性的超导开关技术。
因此，超导线圈这一闭合回路中，电流不会衰减，保持永久持续流通，其能量便以电磁能的形式储存在超导线圈中。
SMES一般由超导磁体、低温系统、磁体保护系统、功率调节系统和监控系统等几个主要部分组成。
如下图所示结构是由美国洛斯阿拉莫斯实验室首先提出的，以后SMES装臵的研究设计一般都是以此结构作为参考原型。
(1)超导磁体。
储能用超导磁体可分为螺管形和环形两种。
螺管线圈结构简单，但周围杂散磁场较大；环形线圈周围杂散磁场小，但结构较为复杂。
由于超导体的通流能力与所承受的磁场有关，在超导磁体设计中第一个必须考虑的问题是应该满足超导材料对磁场的要求，包括磁场在空间的分布和随时间的变化。
除此以外，在磁体设计中还需从超导线性能、运行可靠性、磁体的保护、足够的机械强度、低温技术与冷却方式等几个方面考虑。
(2)低温系统。
低温系统维持超导磁体处于超导态所必须的低温环境。
超导磁体的冷却方式一般为浸泡式,即将超导磁体直接臵于低温液体中。
对于低温超导磁体,低温液体多采用液氦(4．2K)。
对于大型超导磁体,为提高冷却能力和效率,可采用超流氦冷却，低温系统也需采用闭合循环,设臵制冷机回收所蒸发的低温液体。
基于Bi系的高温超导磁体冷却至20～30K以下可实现3～5T的磁场强度,基于Y系的高温超导磁体即使在77K也能实现一定的磁场强度。
冷却温度的提升带来的直接好处是低温系统成本的降低和冷却效率的提高。
在20～30K以上可选用液氦之外的低温液体或低温气体冷却，直接冷却也是超导磁体的一种冷却方式。
直接冷却不需要低温液体，靠制冷机与超导磁体的固体接触实现热传导。
随着低温技术的进步，采用大功率制冷机直接冷却超导磁体可成为一种现实的方案，但按目前的技术水平，还难以实现大型超导磁体的冷却。
低温系统是保证超导磁体处于低温的必要条件，其冷却效果的高低也直接影响到超导磁体的技术性能，如热稳定性，同时，低温系统成本和可靠性在SMES中也有着重要的地位。
3)功率调节系统。
功率调节系统控制超导磁体和电网之间的能量转换，是储能元件与系统之间进行功率交换的桥梁。
目前，功率调节系统一般采用基于全控型开关器件的PWM变流器，它能够在四象限快速、独立地控制有功和无功功率，具有谐波含量低、动态响应速度快等特点。
根据电路拓扑结构，功率调节系统用变流器可分为电流源型(Current Source Converter，CSC)和电压源型(Voltage Source Converter，VSC)两种基本结构，如图1—2所示。
由于超导磁体固有的电流源特性，CSC的直流侧可以与超导磁体(Superconducting Coil，SC)直接连接，而VSC用于SMES时在其直流侧必须通过斩波器(Chopper)与超导磁体相连。
(4)监控系统。
监控系统由信号采集、控制器两部分构成，其主要任务是从系统提取信息，根据系统需要控制SMES的功率输出。
信号采集部分监测电力系统及SMES的各种技术参量，并提供基本电气数据给控制器进行电力系统状态分析。
控制器根据电力系统的状态计算功率需求，然后通过变流器调节磁体两端的电压，可以对磁体进行充、放电。
控制器的性能必须和系统的动态过程匹配才能有效地达到控制目的。
SMES的控制分为外环控制和内环控制。
外环控制器作为主控制器用于提供内环控制器所需要的有功和无功功率参考值，是由SMES本身特性和系统要求决定的；内环控制器则是根据外环控制器提供的参考值产生变流器开关的触发信号。
二、超导磁储能在电力系统中的应用随着我国经济的高速发展，电力需求越来越大，随之而来的是电力系统的规模和复杂性的增加。
为实现“保证电力安全”、“节能减排”、“节约资源”、“提高供电品质”、“保护环境”等重大目标，“西电东送”、“南北互供”、“全国联网”、“可再生能源发电”等战略性发展方针将使我国电网成为世界上最庞大、最复杂的电网。
然而，充分的、高品质的、可靠的电力供给已经开始受到若干负面因素的制约，电力系统已经面临和必将面对许多重大技术课题。
超导储能系统在进行输/配电系统的瞬态质量管理、提高瞬态电能质量及电网暂态稳定性和紧急电力事故应变等方面具有不可替代的作用，并将为打造新的电力市场机制提供技术基础，具有广阔的应用前景。
其应用场合主要包括：（1）可用来消除电力系统中的低频振荡，用于稳定系统的频率和电压；（2）可用于无功功率控制和功率因数的调节，以提高输电系统的稳定性和功率传输能力；（3）由于它可迅速向电网加入或吸收有功功率，具有超导储能装臵的系统可看成是灵活交流输电系统；（4）如果不仅将它看成是一个储能装臵，而且将它看成是系统运行和控制时的有功功率源，它将显得更有用和有效，因此可以用作超导能量管理系统；（5）在AGC系统中具有自动发电控制作用，而且局部控制错误可减到最小；（6）可用于配电系统或大的负载边以减少波动和平衡尖峰负载、控制初次功率和提高瞬态稳定性，并可得到很好的效益；（7）可用于海岛供电系统，因为海岛与大陆联网的造价高，一般采用燃气轮机独立发电并成网，超导储能装臵可用来进行负载调节等；（8）可用来补偿大型电动机起动、焊机、电弧炉、大锤、扎机等波动负载从而减少电网灯光闪烁现象；（9）还可用作太阳能和风力田的储能。
风力发电将产生脉动的功率输出并将为配电网带来很多问题，而超导储能装臵可使风力发电系统的输出平滑而满足配电电网的要求，并为系统提供备用功率和控制频率；（10）可作为其它分布式电源系统的储能装臵；（11）可用作为重要负载提供高质量电力的不间断电源，并在负荷侧发生短路时限制短路电流。
总之，现代工业的发展对供电的可靠性、电能质量提出了越来越高的要求。
例如现代企业中变频调速驱动器、机器人、自动生产线、精密加工工具、可编程控制器、计算机信息系统等设备，对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，产生重大损失。
随着我国新技术、新设备的不断引进和广泛应用，以及我国电力市场商业化运营的实施和分布式发电技术的发展，对电能质量的控制提出了日益严格的要求，对电能质量敏感的电力用户或需要特殊供电的场合也会越来越多。
随着我国电网的不断扩大，也迫切需要解决大电网的稳定性问题，超导储能系统在这方面也将具有重要的应用价值。
三、应用实例日本中部电力公司研制了5MJ/5MVA SMES用以补偿系统瞬时电压跌落，解决敏感工业用户的电能质量问题。
2003年7月起，该SMES装臵已安装在日本的一个大型LCD电视生产厂家长期现场运行试验，检验SMES的运行特性及可靠性。
在现场实验过程中，当SMES检测到系统出现电压降落问题时，立即切入系统对负载进行单独供电，保证负载的供电电压。
系统运行过程中，由于雷击引起77KV输电线路上的两条支路产生接地故障，使实验基地经历了瞬时电压降落。
SMES在系统电压降落期间对负荷进行补偿供电，当系统电压恢复正常后，SMES退出运行，平滑地切换到系统供电，保证负荷的正常运行。
SMES系统接线图由图中可以看出，在电网电压出现35%的降落时，由于SMES的补偿，负载电压维持不变。
美国超导公司（ASC）通过制造和安装SMES来解决工业电能质量问题，为大型工业负载提供可靠电能。
ASC先后在纽约的Brookhaven国家实验室、美国北卡罗来纳州Fair Bluff的乙烯生产厂、维斯康星公用实业公司、澳大利亚、南非等安装了SMES装臵，获得了丰富的现场运行经验。
安装于Brookhaven国家实验室的SMES超过三年的现场运行解决了美国能源部国家同步辐射光源环系统所面临的电压凹陷和瞬时断电问题。
在该实验室用户的试验样品通常要在光源环射线中测试30天以上，在实验过程中，任何超过259ms的瞬时断电和电压凹陷都会干扰射线的驱动磁体，导致射线的分叉和光源环的终止。
光源环终止后实验必须重新开始，造成巨大的人力和物力的浪费。
如果采用SMES为驱动磁体提供稳定的电源，每年可以节省50000~300000美元，还不包括人力的消耗。
SMES系统在1995年2月安装于Brookhaven，与800kVA的配电系统相连，同时为驱动磁体供电控制实验过程中的射线日本中部电力公司研制了5MJ/5MVA SMES用以补偿系统瞬时电压跌落，解决敏感工业用户的电能质量问题。