重磅！室溫超導引發儲能行業巨變！

8月1日，韓國室溫超導材料事件“劇情”開始反轉。在此之前，沒人認為韓國實驗室找出的“LK-99”室溫超導材料是真的；可隨著昨天中美俄實驗室同日復現該晶體，華中科技大學常海欣團隊更是做出了抗磁樣品，大家開始有點信了。

(資料圖片)

不過，在室溫超導論文引起國際關注后，該研究團隊的一名成員李碩裴近日在接受媒體采訪時稱，論文存在缺陷，系團隊中的一名成員擅自發布，目前團隊已要求下架論文。

室溫超導如何引發儲能行業巨變

倘若室溫超導材料成真，儲能行業將是首當其沖被改變的行業之一。

超導電磁儲能（SMES）是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能回饋電網或其他負載，并對電網的電壓凹陷、諧波等進行靈活治理，或提供瞬態大功率有功支撐的一種電力設施。

其工作原理是：正常運行時，電網電流通過整流向超導電感充電，然后保持恒流運行（由于采用超導線圈儲能，所儲存的能量幾乎可以無損耗地永久儲存下去，直到需要釋放時為止）。當電網發生瞬態電壓跌落或驟升、瞬態有功不平衡時，可從超導電感提取能量，經逆變器轉換為交流，并向電網輸出可靈活調節的有功或無功，從而保障電網的瞬態電壓穩定和有功平衡。

超導電磁儲能系統主要包括4部分：超導儲能線圈、功率變換系統、低溫制冷系統和快速測量控制系統。其中超導儲能線圈和功率變換系統為SMES的核心關鍵部件。

超導儲能線圈是由在一定條件下具有超導特性的導體繞制而成，可以在一定條件下無阻、無損地承載穩態直流大電流，是系統中的電磁能量存儲單元。

目前，超導儲能線圈的發展經歷了兩個階段，第一階段是NbTi等低溫儲能超導材料，這一階段，線圈結構由單螺管結構進階為螺繞環構型，很好地解決了漏磁場及其引發的渦流損耗問題；1996年美國超導公司研發出世界第一臺高溫超導儲能線圈，超導儲能線圈發展進入第二階段，不過受高溫超導材料的價格、性能的影響，高溫超導儲能線圈技術的發展較為緩慢。

室溫超導材料成真，成本的下降將推動超導儲能線圈發展進入第三個階段，極大地加快超導電磁儲能技術的商業化進度。屆時，儲能行業將發生巨變。

超導電磁儲能為何如此受重視

超導，被譽為“物理學的圣杯”，事實上，許多材料都能成為超導體，即無阻力地傳輸電力，前提是要把它們冷卻到非常低的溫度（零下269°左右）。由于其需要滿足嚴苛的溫度條件，因此關于它的應用尚未達到能夠帶來顛覆性改變的水平。

事實上，超導技術早已在儲能領域展開了實際應用。超導儲能裝置的優點主要有以下幾點：

1、無需能量轉換、直接儲能，轉換效率高，響應速度快，功率密度大。

2、用于電網時，超導儲能可以調節電網的負荷，低谷時儲藏電能，高峰時釋放電能，電力輸入超導線圈中，電流可在里面長期流動而幾乎不損耗電能，因此，可設計大容量的超導儲能裝置于地下巖石中，儲存大量電能供電網調峰之用。

3、超導體約束的等離子體可以引起核聚變以實現受控熱核反應，為解決能源危機發揮重大作用。

我國首臺超導儲能裝置位于甘肅省白銀變電站。但已有的超導體需要昂貴且笨重的冷卻系統才能實現零電阻導電，因此，運行及維護成本高，尚未廣泛地使用！目前主流的儲能方式依舊是機械儲能和電化學儲能。

世界超導電磁儲能發展格局

世界各大主要經濟體在超導電磁儲能領域均有布局，美國、中國、日本、韓國、俄羅斯、德國、法國、芬蘭等均有重要成果。

美國是最早研究超導電磁儲能的國家之一，小型超導電磁儲能技術早已達到商業化水平。20世紀70年代初，威斯康辛大學應用超導中心利用1個由超導電感線圈和三相AC/DC格里茨橋路組成的電能存儲系統，開創了超導儲能在電力系統應用的先河。

日本和韓國在超導電磁儲能研究方面也處于世界前列，早在1998年，日本就研制了一臺5MJ的超導電磁儲能系統，2007年，日本還研究成功了一臺10 MV·A/20 MJ的超導電磁儲能系統，并實際應用于一個水電站和軋鋼廠之間。

2006年，韓國電氣研究院（KERI）研制并完成了3MJ/750kV·A 超導電磁儲能系統的實驗測試，并已在2008年成功設計組裝測試了600 kJ高溫超導電磁儲能系統。

俄羅斯、德國、法國、芬蘭等國家也開展了超導電磁儲能裝置的設計與應用研究工作，其中法國2008年設計研制的800kJ高溫超導電磁儲能系統較具代表性。

我國雖然起步晚，但是進步快，2003年9月，清華大學與保定天威集團公司合作研制完成0.3 MJ超導儲能線圈；2015年，華中科技大學聯合中國科學院等離子研究所、國家電網湖北電力公司研制了一臺600 V/150 kJ/100 kW的可移動高溫超導電磁儲能系統。

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