超导储能工作原理图文分析
超导磁储能的能量吸收与释放控制技术
超导磁储能的能量吸收与释放控制技术李卓敏 张长明电子科技大学光电信息学院，四川成都（610054）E-mail ：zhuominli@摘 要： 本文介绍了一种基于SG3524芯片的超导磁储能释放控制方法，该方法对电感能量的释放过程进行控制，从而使电感能量得到较平稳而均匀的释放，探讨了该方法的实现问题，最后对超导磁储能的应用领域及新的研究方向进行了探讨。
关键词：超导磁储能 储能释放控制 SG35241. 引 言超导磁储能（superconducting magnetic energy storage,缩写为SMES ）装置是利用超导线圈将电网中过剩的能量以电磁能的形式储存起来，在需要时将电能返送到电网或作其他用。
近30年来，超导储能技术一直是应用超导技术研究的热点，尤其在高温超导材料发现以后，使超导储能研究取得了实质性进展。
超导储能与其他储能方式相比，表现出许多明显的优点：首先，由于超导线圈在超导状态下无焦耳热损耗运行，同时电流密度比一般常规线圈高1－2个数量级。
因此，它不仅能长时间无损耗的储存能量，而且能达到很高的储能密度；其次，它储能效率高（可达95％），响应速度非常快（几十ms ）；再次，储能系统容易控制，随着电力电子技术的发展，SMES 能独立与系统进行四象限有功，无功功率的交换，从而改变供电品质，提高电网稳定性。
随着超导技术的日益成熟，SMES 在电力部门将有很广阔的发展前景。
本文从功率电感能量吸收与释放的角度提出了一种新的控制技术，使电感能量不以脉冲形式释放，而是以一种较为平缓的方式释放，从而在负载上获得在一段时间内较为稳定的电压值。
2. 电磁储能系统原理电磁线圈通过充电从电网中获取能量，然后通过放电释放储能，给定超导线圈电感L ，通过线的电流为I ，则储存能量E 为：22LI E = （1） 在放电时，假设电磁储能装置在特定时间s t 内为恒功率0P 放电，由能量守恒，可知在任意放电时刻s t t <，线圈中的能量)(t E 为：t P E t E 0)(−= （2）当s t t =时，此时线圈中的电流s I 为：vP I s 0= （3） v 为线圈放电时的电压。
超导磁储能特点
超导磁储能是一种利用超导材料制造的能量存储系统。
它具有以下特点：
1.高能量密度：超导磁储能系统具有很高的能量密度，可以在相对较小的体积内存储大量能量。
这使得它在需要大容量能量存储的应用中具有优势，如电网备用电源、电动
车辆等。
2.高效性：超导磁储能系统具有很高的能量转化和储存效率。
超导材料在低温下具有零电阻和完美磁通排斥，消除了能量传输和储存过程中的能量损耗。
这导致超导磁储能
系统的能量转化效率非常高。
3.快速响应：超导磁储能系统可以实现快速响应和高输出功率。
当需要释放能量时，超导线圈可以几乎瞬间将储存的能量释放出来，提供高功率输出。
这使得超导磁储能系
统在需要瞬时大功率输出的应用中具有优势，如电网频率调整和突发负载应对等。
4.长寿命：超导材料具有较长的使用寿命。
在适当的工作温度下，超导线圈可以实现几十年的使用寿命。
这使得超导磁储能系统在需要长期可靠稳定运行的应用中具有优势。
5.环保与可持续性：超导磁储能系统不依赖化石燃料，不产生有害气体和温室气体排放。
它属于清洁能源技术，对环境友好，并有利于可持续发展。
尽管超导磁储能具有许多优势，但也存在一些挑战。
其中包括超导材料的高成本、复
杂的制冷技术要求以及超导线圈的体积和重量等限制。
然而，随着科学技术的不断进
步和超导材料的研发，超导磁储能正逐渐成为一种具有潜力的能量存储解决方案。
超导储能工作原理图文分析
超导储能工作原理图文分析超导储能工作原理图文分析1.超导系统认识超导储能(SMES)是利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电力系统稳定性、改善供电品质。
将一个超导体圆环置于磁场中，降温至圆环材料的临界温度以下，撤去磁场，由于电磁感应，圆环中便有感应电流产生，只要温度保持在临界温度以下，电流便会持续下去。
试验表明，这种电流的衰减时间不低于10万年。
显然这是一种理想的储能装置，称为超导储能。
由于超导储能具备反应速度快、转换效率高等优点，可以用于改善供电质量、提高电力系统传输容量和稳定性、平衡电苻，因此在可再生能源发电并网、电力系统负载调节和军事等领域被寄予厚望。
近年来，随着实用化超导材料的研究取得重大进展，世界各国相继开展超导储能的研发和应用示范工作。
2.超导储能工作原理超导储能的基本原理是利用电阻为零的超导磁体制成超导线圈，形成大的电感，在通人电流后，线圈的周围就会产生磁场，电能将会以磁能的方式存储在其中。
超导储能按照线圈材料分类可分为低温超导储能和高温超导储能。
用于储能的超导技术已经开始显现极有前景的成果。
其工作原理是能量储存在绕组的磁场中，由下式表示：式中，R和L分别是绕组的电阻和电感。
稳态储能时diLdt必定为零，驱动电流环流所需电压简化为V=RI。
绕组的电阻依赖于温度。
对于大多教导体材料，温度越高，电阻越大。
如果绕组温度下降，电阻也会下降，如图3-10所示。
某些材料中，电阻会在某个临界温度时急剧下降到精确零欧。
图中，该点标为Tc。
在此温度以下，再无需电压来驱动绕组中的电流，绕组的端口可以被短接在一起。
电流会在短路的绕组中永远不停地持续流动，相应的能量也就永远存储在绕组中。
一个绕组具有零电阻，就称为获得超导状态，而绕组中的能量就被“冻结”。
图3-11所示为典型超导储能系统原理。
物理超导电性最后ppt课件
7.6 高温超导体简介
高温氧化物超导体 的结构特点：
• 具有层状钙钛矿型结构 • 晶格结构中存在Cu-O • 层面——高温超导体的
导电平面 • 氧含量和分布对性能有 重要影响
7.6 高温超导体简介
高温氧化物超导体的反常特性
（1） 电阻率的温度特性：线性关系 （2） 霍尔系数的温度特性：随温度上升而单调下降 （3） 光电导的反常特性 （4） 超导能隙的各向异性 （5） 电子——电子关联性 （6） 临界磁场高，相干长度却很短
超导能隙的红外吸收光谱测量结果
超导态似乎同双电子行为有关
7.4 超导体的实验研究
四、超导体熵
Sn超导态和正常态熵的比较
C
T
S T
H
超导态是比正常态更为有序的状态
电子有序
7.4 超导体的实验研究
五、超导体的同位素效应
TcM C
原子质量越大
临界温度越低
晶格振动越困难 晶格振动可以用声子描述
超导的有序性与声子有关
何种电子可以形成库柏对？
泡利不相容原理
通过交换声子形成库 柏对的电子只能位于 费米球以外
声子的能量决定k的大小
E(k) D k mD / kF
kF
k1
k1’
K
k2’
k
k2
k1+k2 = k1’＋k2’= K
7.5 超导电性的微观理论图象
何种电子最易形成库柏对？
库柏对形成时： k1+k2 = k1’＋k2’= K
比热变化：
Cn
CS
T ( dSN dT
dSS dT
)
T 0[HC
d
2
HC (T dT 2
)
超导储能技术
高温超导储能系统一、什么是超导储能系统？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。
二、开发超导储能系统的必要性由于电力系统的“电能存取”这一环节非常薄弱，使得电力系统在运行和管理过程中的灵活性和有效性受到极大限制；同时，电能在“发、输、供、用”运行过程中必须在时空两方面都达到“瞬态平衡”，如果出现局部失衡就会引起电能质量问题（闪变），瞬态激烈失衡还会带来灾难性电力事故，并引起电力系统的解列和大面积停电事故。
要保障电网安全、经济和可靠运行，就必须在电力系统的关键环节点上建立强有力的电能存取单元（储能系统）对系统给与支撑。
高温超导储能体系
高温超导储能体系一、啥是超导储能体系?超导储能体系(SuperconductingMagneticEnergyStorage,SMES)是运用超导线圈将电磁能直接贮存起来，需求时再将电磁能回来电网或其它负载的一种电力设备，通常由超导线圈、低温容器、制冷设备、变流设备和测控体系部件构成。
超导储能体系可用于调度电力体系峰谷(例如在电网作业处于其低谷时把剩下的电能贮存起来，而在电网作业处于顶峰时，将贮存的电能送回电网)，也可用于下降乃至消除电网的低频功率振动然后改进电网的电压和频率特性，一同还可用于无功和功率要素的调度以改进电力体系的安稳性。
超导储能体系具有一系列其它储能技能无法比照的优胜性：(1)超导储能体系可长时刻无损耗地贮存能量，其改换功率跨过90%;(2)超导储能体系可通过选用电力电子器材的变流技能完毕与电网的联接，照料速度快(毫秒级);(3)因为其储能量与功率调制体系的容量可独登时在大计划内挑选，因而可将超导储能体系建成所需的大功率和大能量体系;(4)超导储能体系除了真空和制冷体系外没有翻滚有些，运用寿数长;(5)超导储能体系在发明时不受地址绑缚，保护简略、污染小。
如今，超导储能体系的研讨开发现已变成国际上在超导电力技能研讨开发方面的一个竞相研讨的抢手，一些首要兴旺国家(例如美国、日本、德国等)在超导储能体系的研讨开发方面投入了许多的人力和物力，推进着超导储能体系的有用化进程和工业化脚步。
二、开发超导储能体系的必要性因为电力体系的电能存取这一环节十分单薄，使得电力体系在作业和处理进程中的活络性和有用性遭到极大绑缚;一同，电能在发、输、供、用作业进程中有必要在时空两方面都抵达瞬态平衡，假定出现有些失衡就会致使电能质量疑问(闪变)，瞬态剧烈失衡还会带来灾祸性电力事端，并致使电力体系的解列和大面积停电事端。
要保证电网安全、经济和牢靠作业，就有必要在电力体系的要害环节点上树立强有力的电能存取单元(储能体系)对体系给与支撑。
超导体在能源和储能中的应用
超导体在能源和储能中的应用近年来，随着能源问题越来越受到人们的关注，寻找替代能源和储能技术成为了全球科学研究的热点之一。
而超导体应用在能源和储能中的潜力日渐受到重视。
一、超导体在输电方面的应用传统的电力输送方式主要是通过铜线来完成的。
但是，铜导线的电阻和电感都会导致能量损失。
如果将铜导线替换成超导体，那么能源的输送损失将大大降低。
超导体在输电方面的应用已成为国际上研究的热点之一。
由于超导体的输电能力极强，超导线最高可以达到1300万安培（A）的电流密度，相比之下，铜线最高只能达到400A/m²的电流密度。
另外，超导线的输送效率也更高，超导电缆输电损失大约只有1%，而普通铜线损失可达10%以上。
因此，超导电缆在输送大量电力方面有着更为优异的性能。
二、超导体在电池储能中的应用超导体可以应用在电池储能系统中，可将电能按照需要在电池和供电网络之间进行传输，从而实现电池的快速充放电。
在电池储能系统中，超导体的使用能够极大地提高电池的能量密度，从而使电池的储能效率得到进一步提高。
在目前的电池储能系统中，超导磁体已经被广泛应用。
由于超导磁体的高强度磁场能够加速电池的充放电过程，因此提高了电池储能效率。
另外，超导电缆也能提高电池储能系统的性能。
超导电缆的输电效率极高，不会出现电能损失，从而增加电池的储能效率。
三、超导体在海水淡化技术中的应用海水淡化技术是解决全球淡水资源短缺的关键技术之一。
当前，膜分离技术被广泛应用于海水淡化。
但是，膜分离技术需要消耗大量电力，因此超导体在该技术中的应用已成为了研究的热点。
超导体在海水淡化技术中有着应用广阔的前景。
由于超导体极低的电阻和极高的电流密度，超导电缆可以在电力输送过程中降低能源损失。
另外，超导电缆还可以加速海水淡化过程，因为超导电缆能够快速传输能量，提高淡化效率。
四、超导体在环保方面的应用超导体的应用不仅可以提高能源的利用效率，还能够保护环境，减少能源消耗对环境的影响。
超导电磁储能介绍
超导储能系统的主要构成与相应技术内 容主要包括：超导线圈、失超保护、冷却系 统、变流器和控制器等组成。这些是超导储 能装置的主要组成部分，其结构原理如下图 所示。
3.1 超导线圈 超导线圈的形状通常是环形和螺管形。 小型及数十MW· 的中型SMES 比较适合采 h 用漏磁场小的环形线圈。螺管形线圈漏磁场 较大, 但其结构简单, 适用于大型SMES 及需 要现场绕制的SMES。
超导储能系统主要由超导线圈、冷却系 统、失超保护与系统保护、变流器、控制系 统组成。超导储能系统首先在超导线圈内储 存一定的能量（如最大储存电能的 25%~75%），在通过控制变流器的触发脉冲 来实现与系统的有功、无功交换，从而完成 超导储能装置的多种功能。超导线圈在通过 直流电流时没有焦耳热损耗，因此超导储能 装置都采用直流电系统。
3.3 变流器 SMES 所用的AC/DC 变流器应能独立控 制SMES与电力系统的有功功率和无功功率 交换, 这就需要采用由电力电子器件组成的开 关电路。从电路拓扑结构来看, 常用的变流器 有两种: 电压型和电流型变流器。
电流源型变流器 。
为电流源型变流器的基本电路拓扑, 它主 要由电流源型变换器构成。调节图中电流源 型变流器 对AC 电网输出电流的幅值和相位, 就可实现四象限控制SMES 装置与AC 电网 之间的有功功率和无功功率交换
当初级线圈中发生失超时，电流I1开始减 小，促使次级线圈中磁通的改变。开始时， 次级电流I2为零。此变化着的磁通将使次级中 产生电流，从而把次级中的一些能量转移到 次级。设次级绕组的电阻甚小于R2，则次级 回路中能量将消耗于恒温器外的R2中。通过 电路分析证明，当线圈间的耦合系数K接近于 1，和次级回路的电阻甚小于初级时，初级电 流向次级回路的转移最为有效。
基于超导技术的能源转换与储存方案
基于超导技术的能源转换与储存方案引言：能源转换与储存一直是人类社会发展的重要课题。
在当今世界，人们对可再生能源的需求越来越迫切，而超导技术的应用正为解决能源转换与储存方面的难题提供了新的可能性。
本文将探讨基于超导技术的能源转换与储存方案，并分析其在可再生能源领域的应用前景。
一、超导技术的基本原理超导技术是指在超导材料中，电流能够无阻力地流动的现象。
这一现象的基本原理是超导材料在低温下会出现电阻为零的状态，从而实现电流的无损输运。
超导材料的发现和研究为能源转换与储存提供了新的思路。
二、超导技术在能源转换中的应用1. 超导发电机超导发电机是一种利用超导材料制造的高效能源转换装置。
相比传统的发电机，超导发电机具有更高的能量转换效率和更小的能量损耗。
超导发电机可以应用于风力发电、太阳能发电等可再生能源领域，提高能源转换效率，减少能源浪费。
2. 超导电缆超导电缆是指利用超导材料制造的输电电缆。
相比传统的电缆，超导电缆具有更大的电流承载能力和更低的能量损耗。
超导电缆可以应用于电力输送领域，提高电力传输效率，减少能源损耗。
3. 超导储能装置超导储能装置是一种利用超导材料储存能量的装置。
超导材料在低温下具有零电阻的特性，可以实现能量的长期储存。
超导储能装置可以应用于可再生能源的储能领域，解决能源供需不平衡的问题，提高能源利用率。
三、超导技术在能源储存中的应用1. 超导蓄能器超导蓄能器是一种利用超导材料储存能量的装置。
超导蓄能器可以在短时间内储存大量能量，并在需要时迅速释放出来。
超导蓄能器可以应用于能量储存领域，解决能源供需不平衡的问题，提高能源利用效率。
2. 超导电池超导电池是一种利用超导材料储存能量的装置。
超导电池可以在长时间内储存大量能量，并在需要时缓慢释放出来。
超导电池可以应用于能量储存领域，解决能源供需不平衡的问题，提高能源利用效率。
3. 超导储氢技术超导储氢技术是一种利用超导材料储存氢能源的技术。
超导材料可以在低温下将氢气储存起来，并在需要时释放出来。
图文讲解各种储能方式的原理及效率
各种储能方法对比储能的方式按其机理可以分为：物理储能（例如抽水、压缩空气和飞轮储能）、化学储能（例如各种电池、制氢等）、电磁储能（超导、超级电容器）和相变储能等方式。
·抽水蓄能抽水蓄能是全球范围内广泛采用的一种能源储存技术，主要有如下两种运行方式：·系统将水抽到高位，然后释放到低位，通过普通的水轮机进行重新发电。
·另外一种方式不会将水抽到高位，而是采用水库的水电系统与需要储存的风能或太阳能发电系统之间的协作运行方式。
这样当风力发电或太阳能发电系统无电能产出时，水力发电就可以填补消费者的需求；而当风力发电或太阳能发电供过于求时，水力发电量就会相应减少。
这种能源储存方式需要在两种子系统之间建立较强的电力传输网络。
目前，全球只有为数不多的几个地方建有这样的水电设施，且拥有上述这种大型水库（季节性的或年度性的）。
这些设施基本都是很久以前建立的，因为当时类似积水淹没山体地貌等问题不会像今天这样招致反对的声音。
·压缩空气储能压缩空气能源储存（CAES）的基本做法就是将基础核电或煤电设施产出的非高峰时期的电能转移到用电高峰时期，而仅仅消耗原本用于用电高峰时期发电（比如传统的燃气轮机）的燃气或燃油的一部分。
风能或太阳能发电的过剩电量可以用于空气的压缩。
这种方式通常需要几个步骤，主要为了使产生的热量降到最低 — 热能无法进行长期储存。
在需要时压缩空气被释放，通过涡轮进行发电。
压缩空气释放后会产生较强的冷却效应，这时必须进行加热，这样才能使压缩空气在环境温度下释放出来。
到目前为止，全球只有两个采用压缩空气进行能源储存的工厂：一个位于德国Huntorf市，属于E.N Kraftwerke公司，1978年建，规模为290MW；另一个位于美国阿拉巴马州Mclntosh市，属于阿拉巴马电力公司（Alabama Electric Corporation），1991年交付使用，规模为110MW。
超导电池的工作原理和应用
超导电池的工作原理和应用超导电池的工作原理和应用在现代科技发展的领域中，超导电池作为一种新型的能量存储技术正受到越来越多的关注。
超导电池具有很高的能量密度和长寿命等优点，因此在许多应用领域展现出巨大的潜力。
本文将深入探讨超导电池的工作原理以及它在各个领域中的应用。
一、超导电池的工作原理1. 超导现象和临界温度超导电池的工作基于超导现象，即在低温下材料的电阻完全消失。
这种特殊的电导行为源于超导体中的库珀对。
当材料的温度低于临界温度时，库珀对会形成，由两个电子组成，它们以配对的方式在材料中移动而不受碰撞阻碍。
这样，电子可以自由流动而无需消耗能量。
2. 超导电池的结构和材料选择超导电池的基本结构由正负两个极板和一个超导层组成。
超导层通常由高温超导材料制成，如铜氧化物，这些材料具有较高的临界温度，便于实际应用。
极板则通常采用金属材料，如铜或铝，以提供良好的导电性。
3. 超导电池的充电和放电过程在超导电池的充电过程中，外部电源向电池施加电压，导致超导体内部的电荷流动。
当电池充满时，超导层中形成了库珀对，从而实现了能量的存储。
在超导电池的放电过程中，当电池需要释放能量时，切断外部电源的连接，即可触发超导体内的库珀对解离。
这些解离的库珀对会产生电流，从而向外界提供能量。
二、超导电池的应用1. 电网能量存储超导电池可以作为电网能量存储系统的重要组成部分。
电网能量存储面临着电量调度和储能效率等挑战，而超导电池由于其高能量密度和长寿命的特点，可以解决这些问题。
它还具有快速响应和调节能力，可用于平衡电网负荷，并提供备用电源。
2. 电动汽车和混合动力汽车随着电动汽车和混合动力汽车的普及，寻找高能量密度的可再生能源存储解决方案变得尤为重要。
超导电池作为一种能量密度高的储能装置，可以在汽车中提供长时间的驱动能力。
其充放电特性使得超导电池可以快速充电并提供高功率输出，从而满足车辆加速和制动时的能量需求。
3. 太阳能和风能储能太阳能和风能是两种不稳定的可再生能源，其产量会受到天气和时间的影响。
超导储能
超导储能系统超导储能系统（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，它具有反应速度快、转换效率高的优点。
不仅可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡，还可以调节无功功率和有功功率，对于改善供电品质和提高电网的动态稳定性有巨大的作用。
目前，小型SMES 已经商品化，据预测，到2010 年全世界对超导储能装置的需求将在15 亿美元左右。
中国科学院电工研究所在国际上首次提出了超导限流-- 储能系统的原理，将超导储能与限流器有机地结合起来，开辟了小型超导储能系统新的应用途径。
目前正在进行2.5MJ/1MW 超导储能系统的研究开发工作。
超导储能系统产品1）、超导储能系统技术情况简介2003年，中国科学院决定对超导储能技术予以重点支持，启动中国科学院创新方向性项目“超导储能系统的研究”（KGCX2-SW-307），该项目计划在2007年初完成实用化样机的研制，并已经在国家电网北京门头沟开关站中完成运行试验，预计随着产业化推进努力，到2009-2010年，可望进入工业化阶段，开始推广应用。
超导储能装置包括：超导储能线圈、进行能量转换的DC/DC功率电路、进行DC/AC 转换的换流电路三大部分。
超导线圈进行有功能量存储，而DC/DC功率电路一方面将有功能量转化为直流电压，另一方面将超导线圈与电网隔离，增加安全性能。
DC/AC换流电路是超导储能系统进行电能质量调节功能的功率环节，电压及功率补偿通过换流电路实现。
对于大功率超导储能系统来说，其电力电子部分一方面应该采用高压大电流开关器件，另一方面采用模块化结构来构建可升级的大功率拓扑。
在考虑了几种换流拓扑后，采用级联型电路作为换流装置。
目前在工业生产中，级联型拓扑具有高压大功率、工作特性较好等优点，已经在变频器等逆变装置领域作为清洁电源使用，根据目前文献来看，超导储能装置采用级联结构在国内尚属首次。
500KVA超导储能系统采用级联结构，输出端构成高压多电平电路。
基于超导技术的储能研究及应用
基于超导技术的储能研究及应用从古至今，人类对能源的依赖程度不断提升。
我们使用电、汽油、煤炭等能源来满足日常生活和生产需求。
与此同时，由于人类的不断探索和技术发展，我们也不断在寻找新的、绿色的能源储存方式。
在这些新的储能技术中，超导技术引人瞩目。
超导技术是指物质在特定的条件下能够对电传导体的电流形成一种阻挡状态，这种变化是由于超导体的电子对形成了一种稳定的结构，从而使得电阻为0。
这种特性具有很多优点，比如超低的能量损耗和更高的储电密度，因此具有很大的潜力被广泛应用。
超导技术储能的原理非常简单 - 就是将电能在超导体中存储。
这样的话，这些能量可以在需要的时候被释放出来，如此可以解决全球能源问题。
目前，超导技术在储能领域被广泛应用，可以用于电力系统调峰、交通设施的储能以及应急电源备用电力等方面。
其中，当电力系统需要调峰时，大规模的超导体储能系统可以用来存储峰值电量，当其他方法不能满足需求时被释放出来。
此外，在轨道交通领域，超导系统已被广泛应用，可以在地铁、磁悬浮等交通系统中提供高效、环保和安全的能源。
在这些系统中，超导体电磁磁场缓和器可以对列车运行过程中产生的不稳定电磁场进行调控，从而减少列车与其他设施的干扰和损伤。
当然，我们要实现超导体在储能应用中的广泛应用，还需要对这项技术进行更深入的研究和开发。
一些已存在的难题需要被解决，例如超导体成本，产量不稳定，导体中的制冷需要带来更多能量消耗，这些都是一些着重点。
从基础研发到技术改进，这将是一个漫长且复杂的过程。
为了进一步推进超导体的应用，许多国际机构和企业都投入了巨额资金，积极探索和研究。
中国的CCR电力研究所和北京磁电研究所都是这些机构中的代表之一。
其中，CCR是全球领先的研究所之一，在固态超导体研究领域占有重要地位。
而北京磁电研究所则重点关注于超导放电研究，这与中国大气污染防治和应对气候变化的方针一致。
总之，超导技术的发展可以使得我们在能源闸门非常低的情况下,推进能源的多元化和可持续发展。
超导介绍及应用ppt课件
图8 超导量子干涉仪
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失 超
Ic(V) I
时所输送的电流。
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三、超导体的物理特性
(1)零电阻现象(Zero Resistance)
(a) T>Tc在超导环上加磁场 (b) T<Tc圆环转变为超导态
(c) 突然撤去外电场，超导环中产生持续电流 课件部分内容来源于网络，如有异
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目
录
• 一、超导现象的发现 • 二、三个重要的物理参数 • 三、超导体的物理特性 • 四、超导的微观机制(BCS理论) • 五、超导技术的应用 • 六、高温超导体的发现 • 七、超导材料 • 八、结束语
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正常态
Hc(0)
超导态
有经验公式：
Hc(T)=Hc(0)(1-T
2 2 /Tc )
Tc
T
14
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临界电流
V 超导体无阻载流的能力 也是有限的，当通过超导体 中的电流达到某一特定值时， 又会重新出现电阻，使其产 生这一相变的电流称为临界 电流，记为Ic。目前，常用 电场描述Ic(V) ，即当每厘米 样品长度上出现电压为1V
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（2）超导技术在交通运输方面的应用
高温超导磁悬浮实验 车“世纪号”
日本超导磁悬浮列车 MAGLEV
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超导储能工作原理图文分析
1.超导系统认识
超导储能(SMES)是利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电力系统稳定性、改善供电品质。
将一个超导体圆环置于磁场中，降温至圆环材料的临界温度以下，撤去磁场，由于电磁感应，圆环中便有感应电流产生，只要温度保持在临界温度以下，电流便会持续下去。
试验表明，这种电流的衰减时间不低于10万年。
显然这是一种理想的储能装置，称为超导储能。
由于超导储能具备反应速度快、转换效率高等优点，可以用于改善供电质量、提高电力系统传输容量和稳定性、平衡电苻，因此在可再生能源发电并网、电力系统负载调节和军事等领域被寄予厚望。
近年来，随着实用化超导材料的研究取得重大进展，世界各国相继开展超导储能的研发和应用示范工作。
2.超导储能工作原理
超导储能的基本原理是利用电阻为零的超导磁体制成超导线圈，形成大的电感，在通人电流后，线圈的周围就会产生磁场，电能将会以磁能的方式存储在其中。
超导储能按照线圈材料分类可分为低温超导储能和高温超导储能。
用于储能的超导技术已经开始显现极有前景的成果。
其工作原理是能量储存在绕组的磁场中，由下式表示：
式中，R和L分别是绕组的电阻和电感。
稳态储能时
di
L
dt必定为零，驱动电流环流所需
电压简化为V=RI。
绕组的电阻依赖于温度。
对于大多教导体材料，温度越高，电阻越大。
如果绕组温度下降，电阻也会下降，如图3-10所示。
某些材料中，电阻会在某个临界温度时急剧下降到精确零欧。
图中，该点标为Tc。
在此温度以下，再无需电压来驱动绕组中的电流，绕组的端
口可以被短接在一起。
电流会在短路的绕组中永远不停地持续流动，相应的能量也就永远存储在绕组中。
一个绕组具有零电阻，就称为获得超导状态，而绕组中的能量就被“冻结”。
图3-11所示为典型超导储能系统原理。
超导磁场的线圈由磁场电源中的交——直换流器充电。
一旦充满，换流器只需提供持续的小幅电压，以克服部分电路元件向房间温度中的损耗，这样就保持恒定的直流电流在超导线圈中流动（冻结住）。
在储能模式下，电流通过正常闭合的开关循环流动。
系统控制器有3个主要功能：控制固态隔离开关；监视负荷电压和电流；与电压调节器接口。
该调节器控制直流功率流入和流出绕组。
如果系统控制器检测到线电压降落，就解释为系统不能满足负荷的要求。
电压调节器中的开关在1ms之内断开，绕组中的电流此时就流人电容器组，直到系统电压恢复到额定水平。
电容器功率被逆变成60Hz或50Hz的交流，反馈给负荷。
当电容器能量耗尽的时候，母线电压
便会降落，开关再欢打开，该过程继续为负荷提供能量。
根据为特定负荷提供特定持续时间的电力，来确定系统储存能量的规模。