关键词：超导储能、光伏发电、别墅太阳能发电

 

1911年，荷兰莱顿大学海克•卡末林•昂内斯发现，汞温度降至4.2 K时电阻降为零。且许多金属和合金都具有与汞相类似的低温下失去电阻的特性。这种特殊的导电性能，昂内斯称之为“超导态”。人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作“零电阻效应”。用超导体导线制成螺旋形线圈，线圈通电时产生磁场，其所储能量与电流的平方和电感的乘积成正比。这与应用于光伏发电行业的别墅太阳能发电系统性能不同。若线圈导体有电阻，能量会以焦耳热的形式消耗，而超导体在深冷状态下电阻为零，不存在焦耳热损耗，将螺线管两端短接，磁能可被永久储存。需要时将线圈两端外接负载，即可将储存于线圈内的磁能转化为电能，随时取出。

 

据应用于光伏发电行业的别墅太阳能发电系统的研究人员称，超导储能系统（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)是采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他负载的一种电力设施。它利用超导磁体的低损耗和快速响应来储存能量的能力，是一种通过现代电力电子型变流器与电力系统接口，组成既能储存电能（整流方式）又能释放电能（逆变方式）的快速响应器件。它利用了超导体的电阻为零特性，不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以达到大容量储存电能、改善供电质量、提高系统容量等诸多目的，且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，用于提高整个电力系统稳定性、改善供电品质。一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统部件组成(其系统控制及功率线路布局如图所示）。这些系统部件也与别墅太阳能发电系统的系统部件不同。

超导储能系统控制及功率线路布局

 

近年来，人们又把注意力投向利用小型超导储能提高电能质量的研究和应用于别墅太阳能发电系统的研究。比如，应付短时间的电压突降和突然停电。因为解决这样的问题需要功率巨大而不是能量巨大的储能系统，因此实现起来较为容易。光伏发电行业研究人员表明，超导储能电站的储存容量可在0.1MWh〜10GWh范围内（1MWh = 3. 6X10⁹ J)，其储存容量相当大。不同容量的储存系统适用于不同目的应用。