丘 明，诸嘉慧，魏 斌，张宏杰

（中国电力科学研究院，北京 100192）

传统电力系统“电能存取”环节薄弱，使运行和管理过程中的灵活性和有效性受到极大限制；而电能在“发、输、供、用”过程中必须在时空上达到“瞬态平衡”，如果出现局部失衡就会引起电压波动、频率振荡或闪变，造成系统的解列，导致大面积停电事故。静态无功补偿、动态电压调节、谐波滤除等装置的使用，在一定程度上缓解了电网稳定和电能质量问题，但各自仍存在问题。保障电网长期安全、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”储能单元对系统给予支撑。

超导磁储能（superconducting magnetic energy storage，SMES）直接存储电磁能，功率输送时无需能源形式的转换，与蓄电池等其它储能方式相比较，具有响应速度快、转换效率高（≥96%）、比容量（1～10 Wh/kg）/比功率（104～105kW/kg）大等优点，可以实现与系统的瞬时大容量能量和功率交换，满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节和提高系统暂态稳定性的要求，自20世纪70年代起一直受到世界各国政府、能源电力等机构的广泛重视[1-4]。

如今，世界上30 MJ 低温SMES已投入高压输电网实际运行，5 GW·h的SMES通过了可行性分析和技术论证，但液氦系统复杂，技术要求高，SMES的经济容量和运行成本制约了一般场合的应用和推广；高温超导铋系线材采用Ag基体成本高，临界电流随磁场增加迅速减小，SMES极限容量受到其高场载流特性和机械强度的限制，为提高工程电流密度选择通常采用G-M制冷机冷却至20～30 K运行[5-6]，该温区制冷效率低，磁体稳定裕度小；……