重磅！室溫超導(dǎo)引發(fā)儲(chǔ)能行業(yè)巨變！

8月1日，韓國室溫超導(dǎo)材料事件“劇情”開始反轉(zhuǎn)。在此之前，沒人認(rèn)為韓國實(shí)驗(yàn)室找出的“LK-99”室溫超導(dǎo)材料是真的；可隨著昨天中美俄實(shí)驗(yàn)室同日復(fù)現(xiàn)該晶體，華中科技大學(xué)常海欣團(tuán)隊(duì)更是做出了抗磁樣品，大家開始有點(diǎn)信了。

不過，在室溫超導(dǎo)論文引起國際關(guān)注后，該研究團(tuán)隊(duì)的一名成員李碩裴近日在接受媒體采訪時(shí)稱，論文存在缺陷，系團(tuán)隊(duì)中的一名成員擅自發(fā)布，目前團(tuán)隊(duì)已要求下架論文。

室溫超導(dǎo)如何引發(fā)儲(chǔ)能行業(yè)巨變

倘若室溫超導(dǎo)材料成真，儲(chǔ)能行業(yè)將是首當(dāng)其沖被改變的行業(yè)之一。

超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能（SMES）是利用超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來，需要時(shí)再將電磁能回饋電網(wǎng)或其他負(fù)載，并對(duì)電網(wǎng)的電壓凹陷、諧波等進(jìn)行靈活治理，或提供瞬態(tài)大功率有功支撐的一種電力設(shè)施。

其工作原理是正常運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電流通過整流向超導(dǎo)電感充電，然后保持恒流運(yùn)行（由于采用超導(dǎo)線圈儲(chǔ)能，所儲(chǔ)存的能量幾乎可以無損耗地永久儲(chǔ)存下去，直到需要釋放時(shí)為止）。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生瞬態(tài)電壓跌落或驟升、瞬態(tài)有功不平衡時(shí)，可從超導(dǎo)電感提取能量，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流，并向電網(wǎng)輸出可靈活調(diào)節(jié)的有功或無功，從而保障電網(wǎng)的瞬態(tài)電壓穩(wěn)定和有功平衡。

超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括4部分超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈、功率變換系統(tǒng)、低溫制冷系統(tǒng)和快速測量控制系統(tǒng)。其中超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈和功率變換系統(tǒng)為SMES的核心關(guān)鍵部件。

超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈是由在一定條件下具有超導(dǎo)特性的導(dǎo)體繞制而成，可以在一定條件下無阻、無損地承載穩(wěn)態(tài)直流大電流，是系統(tǒng)中的電磁能量存儲(chǔ)單元。

目前，超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是NbTi等低溫儲(chǔ)能超導(dǎo)材料，這一階段，線圈結(jié)構(gòu)由單螺管結(jié)構(gòu)進(jìn)階為螺繞環(huán)構(gòu)型，很好地解決了漏磁場及其引發(fā)的渦流損耗問題；1996年美國超導(dǎo)公司研發(fā)出世界第一臺(tái)高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈，超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈發(fā)展進(jìn)入第二階段，不過受高溫超導(dǎo)材料的價(jià)格、性能的影響，高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。

室溫超導(dǎo)材料成真，成本的下降將推動(dòng)超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段，極大地加快超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)度。屆時(shí)，儲(chǔ)能行業(yè)將發(fā)生巨變。

超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能為何如此受重視

超導(dǎo)，被譽(yù)為“物理學(xué)的圣杯”，事實(shí)上，許多材料都能成為超導(dǎo)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(yán)苛的溫度條件，因此關(guān)于它的應(yīng)用尚未達(dá)到能夠帶來顛覆性改變的水平。

事實(shí)上，超導(dǎo)技術(shù)早已在儲(chǔ)能領(lǐng)域展開了實(shí)際應(yīng)用。超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)

1、無需能量轉(zhuǎn)換、直接儲(chǔ)能，轉(zhuǎn)換效率高，響應(yīng)速度快，功率密度大。

2、用于電網(wǎng)時(shí)，超導(dǎo)儲(chǔ)能可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷，低谷時(shí)儲(chǔ)藏電能，高峰時(shí)釋放電能，電力輸入超導(dǎo)線圈中，電流可在里面長期流動(dòng)而幾乎不損耗電能，因此，可設(shè)計(jì)大容量的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置于地下巖石中，儲(chǔ)存大量電能供電網(wǎng)調(diào)峰之用。

3、超導(dǎo)體約束的等離子體可以引起核聚變以實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)，為解決能源危機(jī)發(fā)揮重大作用。

我國首臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置位于甘肅省白銀變電站。但已有的超導(dǎo)體需要昂貴且笨重的冷卻系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)零電阻導(dǎo)電，因此，運(yùn)行及維護(hù)成本高，尚未廣泛地使用！目前主流的儲(chǔ)能方式依舊是機(jī)械儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能。

世界超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能發(fā)展格局

世界各大主要經(jīng)濟(jì)體在超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能領(lǐng)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(dǎo)電磁儲(chǔ)能的國家之一，小型超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能技術(shù)早已達(dá)到商業(yè)化水平。20世紀(jì)70年代初，威斯康辛大學(xué)應(yīng)用超導(dǎo)中心利用1個(gè)由超導(dǎo)電感線圈和三相AC/DC格里茨橋路組成的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，開創(chuàng)了超導(dǎo)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)應(yīng)用的先河。

日本和韓國在超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能研究方面也處于世界前列，早在1998年，日本就研制了一臺(tái)5MJ的超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)，2007年，日本還研究成功了一臺(tái)10 MV·A/20 MJ的超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)，并實(shí)際應(yīng)用于一個(gè)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(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測試，并已在2008年成功設(shè)計(jì)組裝測試了600 kJ高溫超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)。

俄羅斯、德國、法國、芬蘭等國家也開展了超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究工作，其中法國2008年設(shè)計(jì)研制的800kJ高溫超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)較具代表性。

我國雖然起步晚，但是進(jìn)步快，2003年9月，清華大學(xué)與保定天威集團(tuán)公司合作研制完成0.3 MJ超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈；2015年，華中科技大學(xué)聯(lián)合中國科學(xué)院等離子研究所、國家電網(wǎng)湖北電力公司研制了一臺(tái)600 V/150 kJ/100 kW的可移動(dòng)高溫超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能系統(tǒng)。