室温超导如何导致储能行业的巨变?

8月1日，韩国室温超导材料事件的“情节”开始逆转。在此之前，没有人认为韩国实验室发现了“LK-99“室温超导材料是真实的；但随着昨天中俄实验室同日复制晶体，华中科技大学常海欣团队制作了抗磁性样品，大家开始相信。

然而，在室温超导论文引起国际关注后，该研究小组的一名成员李硕裴最近在接受媒体采访时表示，该论文存在缺陷，该论文是由该团队的一名成员擅自发表的。目前，该团队已要求将论文下架。

室温超导如何导致储能行业的巨变？

如果室温超导材料成真，储能行业将是首当其冲的变化行业之一。

超导电磁储能（SMES）它是一种电力设施，利用超导线圈直接存储电磁能，必要时将电磁能回馈电网或其他负载，灵活处理电网的电压凹陷和谐波，或提供瞬态大功率有效支撑。

其工作原理是：正常运行时，电网电流通过整流向超导电感充电，然后保持恒流运行（由于超导线圈储能，储存的能量几乎可以永久储存，直到需要释放）。当电网瞬态电压下降或突然上升，瞬态功率不平衡时，可以从超导电感提取能量，通过逆变器转换为交流，输出可灵活调节的功率或功率，以确保电网瞬态电压的稳定性和功率平衡。

超导电磁储能系统主要包括四个部分：超导电磁储能线圈、功率转换系统、低温制冷系统和快速测量控制系统。超导电磁储能线圈和功率转换系统是SMES的核心关键部件。

超导储能线圈由具有超导特性的导体在一定条件下绕组而成，能在一定条件下无阻、无损地承载稳态直流大电流，是系统中的电磁储能单元。

目前，超导储能线圈的发展经历了两个阶段。第一阶段是Nbti等低温储能超导材料。在这个阶段，线圈结构从单螺管结构升级为螺旋环结构，很好地解决了磁场泄漏及其涡流损失问题；1996年，美国超导公司开发了世界上第一个高温超导储能线圈，但受高温超导材料价格和性能的影响，高温超导储能线圈技术发展缓慢。

室温超导材料的实现和成本的下降将促进超导储能线圈的发展进入第三阶段，大大加快超导电磁储能技术的商业化进程。届时，储能行业将发生巨大变化。

为什么超导电磁储能如此受重视？

超导被称为“物理圣杯”。事实上，许多材料可以成为无阻力传输电力的超导体，前提是将其冷却到非常低的温度（零下269°左右)。由于需要满足严格的温度条件，其应用尚未达到可能带来颠覆性变化的水平。

事实上，超导技术已经在储能领域得到了实际应用。超导储能装置的优点如下:

1、无能量转换，直接储能，转换效率高，响应速度快，功率密度高。

2、当用于电网时，超导储能可以调节电网的负荷，在低谷储存电能，在高峰时释放电能，电力输入超导线圈，电流可以长时间流动，几乎不会损失电能，因此，可以在地下岩石中设计大容量的超导储能装置，储存大量的电能供电网来调整峰值。

3、超导体约束的等离子体能引起核聚变，实现受控热核反应，对解决能源危机起到重要作用。

中国第一个超导储能装置位于甘肃省白银变电站。然而，现有的超导体需要昂贵而笨重的冷却系统来实现零电阻导电。因此，运行和维护成本高，尚未广泛使用！目前，主流的储能方法仍然是机械储能和电化学储能。

世界超导电磁储能的发展模式

美国、中国、日本、韩国、俄罗斯、德国、法国、芬兰等世界主要经济体在超导电磁储能领域都有布局。

美国是最早研究超导电磁储能的国家之一，小型超导电磁储能技术已经达到了商业化水平。20世纪70年代初，威斯康辛大学应用超导中心利用由超导电感线圈和三相AC/DC格里茨桥组成的电能存储系统，开创了超导储能在电力系统中的应用。

日本和韩国在超导电磁储能研究方面也处于世界领先地位。早在1998年，日本就开发了一种5MJ超导电磁储能系统。2007年，日本还成功研究了10台 MV·A/20 MJ的超导电磁储能系统实际应用于水电站和轧钢厂之间。

2006年，韩国电气研究院（KERI）3MJ/750kV开发完成·A 2008年，超导电磁储能系统实验测试成功设计组装测试600 KJ高温超导电磁储能系统。

俄罗斯、德国、法国、芬兰等国家也开展了超导电磁储能装置的设计和应用研究，其中2008年法国设计开发的800kJ高温超导电磁储能系统更具代表性。

虽然中国起步较晚，但进展迅速。2003年9月，清华大学与保定天威集团公司合作开发0.3 MJ超导储能线圈；2015年，华中科技大学与中国科学院等离子研究所、国家电网湖北电力公司联合开发了600台 V/150 kJ/100 可移动高温超导电磁储能系统kW。