35 kJ/7 kW直接冷却高温超导磁储能系统

介绍了直接冷却高温超导磁储能(SMES)系统(35kJ/7 kW)的总体结构和基本试验结果.该系统主要由超导磁体、低温系统、功率调节系统和监控系统组成.实验结果表明,通过直接冷却将储能磁体成功冷却到了20 K以下;储能磁体的直流临界电流达到150 A,临界储能量84 kJ,磁体中心场强4.5 T;监控系统和变流器能控制SMES与系统快速独立地在四象限进行有功功率和无功功率交换;在电力系统动态模拟实验中,SMES能有效抑制电力系统中因发电机机端短路故障引起的功率振荡.     

移动式直接冷却高温超导磁储能系统试验研究

该文介绍了中国自行研制的第一套移动式直接冷却高温超导磁储能系统（moveable conduction—cooledhightemperature superconducting magnetic energy storage system,M．SMES）的工作原理、组件结构、性能实验、动模实验和现场试验。该系统额定值为380V／351017kW,包括高温超导磁体及杜瓦、制冷单元、变流器、监控单元、箱体等主要组件及其它辅助部件,可吊装至集装箱车上移动到所需的位置,通过简单接线即可投入使用。钊‘对该系统分别进行了电力系统动态模拟实验和现场试验。各项试验结果表明：该M．SMES具有四象限功率快速调节能力,具有良好的移动性和抗震性,现场运行性能稳定,能够抑制电力系统功率振荡,稳定系统电压,在电力系统中具有良好的应用前景。     

电力系统稳定控制用高温超导磁储能装置及实验研究

超导磁储能稳定控制装置是将超导电力技术、大功率电力电子技术和控制理论相结合的一种新型电力系统稳定控制装置。它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一个新的角度出发考虑提高电力系统稳定性的问题，可望为解决由于功率不平衡产生的电力系统失稳问题提供一条新的途径。理论研究结果表明，这是一种非常有效的电力系统稳定控制措施。为了促进这一成果的广泛应用，同时进一步研究这种装置在实现过程中可能产生的问题，该作者在实验室环境中研制了一套基于直接冷却技术的高温超导磁储能控制装置样机，并在电力系统动态模拟实验室环境下，对该样机的性能进行了实验，得到了满意的结果。该文在简述利用超导磁储能控制装置进行电力系统稳定控制原理和特点的基础上，详细介绍了研制的高温超导磁储能稳定控制装置实验样机的构成和功率调节特性实验结果，以及将它用于电力系统动态模拟系统进行稳定控制的实验结果。     

国内首套移动组件式直接冷却高温超导磁储能系统在湖北完成试验

近日，由华中科技大学联合国内优势单位，历时10年，成功研制的国内首套移动组件式直接冷却高温超导磁储能系统在湖北秭归县老虎口水电站顺利完成全部现场试验，各项试验结果均达到预期目标。     

高温超导磁储能励磁线圈优化设计

本文主要基于遗传算法,结合有限元仿真软件,对高温超导磁储能的励磁线圈进行优化设计,目的在于削弱垂直场B_⊥对高温超导带材临界电流I_c的负面影响,同时减少超导带材的使用量,达到降低生产成本的目的。     

20kJ/15kW可控超导储能实验装置

介绍了一套可控超导储能(SMES)实验装置.该装置可作为可控超导储能在电力系统中应用的实验研究平台.它包括一个储能量为20 kJ的低温超导磁体和一个15 kW的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电流型变流装置.为了减少冷却系统的漏热,超导磁体通过Bi-2223带材制成的高温超导电流引线同变流装置连接.变流装置采用双桥型拓扑和PWM开关策略以减少其输出电流中的谐波成分.为了可以执行高速和高精度的控制算法,变流装置的控制系统采用双DSP的控制器.文中还介绍了该实验装置各部分的结构和工作原理,并给出了初步的实验结果.     

高温超导飞轮储能系统研究现状

高温超导飞轮储能系统具有功率密度高、控制简单、效率高、寿命长、环境友好等优点,未来在可再生能源发电、地铁制动能量回收、大功率脉冲电源、电力系统电压稳定等方面具有广阔应用前景。本文介绍了高温超导飞轮储能系统的原理结构、国内外的研究现状、亟需解决的关键技术问题及未来的发展趋势。     

基于ISA总线和RS-85网络的高温超导磁储能监控系统

提出了一套基于工业标准体系结构（ISA）总线和RS-485网络的高温超导磁储能（SMES）监控系统。介绍了系统的通信协议，描述了系统的总体结构及主要功能。为提高系统的实时响应性能和数字信号处理能力．在硬件上采用了数字信号处理器（DSP）技术；采用模块化的程序设计方法，同时通过利用DSP的中断资源．解决了多任务对CPU的同时请求以及交叉的问题。实验表明，该监控装置能对整个SMES系统进行有效的状态监测与控制。     

100kJ超导磁储能系统传感器选型

根据100kJ/50kW/400V超导磁储能系统的结构和参数,通过对现有传感器原理和性能的分析,研究适用于超低温和强磁场环境下的温度传感器、磁场传感器和真空计.为了保证系统安全运行,确定传感器布局和类型,选取最佳的温度测量方案.分析电压测量点的分布,以提高失超检测的精度.     

高温超导磁储能用斩波器仿真及试验

针对高温超导磁体充、放电对超导储能系统斩波单元稳定运行的要求,对超导磁储能电压型功率调节系统进行了研究,采用状态空间平均法建立斩波器充电及放电模式的数学模型,分析斩波器充电、续流及放电的工作原理,并设计斩波器的电流闭环反馈控制方法。基于第2代高温超导线圈,考虑到线圈电感量及其限流保护,应用Matlab软件进行了斩波器充电和放电工作模式仿真,并且搭建了一个超导储能的斩波器试验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充、放电控制。磁体电压、磁体电流及直流母线电流仿真与实验波形吻合较好,所应用的斩波器数学模型及其控制方法能实现对超导磁体快速稳定地充、放电和续流。     

超导储能技术在可再生能源中的应用与展望

超导储能系统直接将电磁能存储在超导磁体中,无须中间转换环节,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在可再生能源领域具有重要的应用价值。总结了超导储能系统在可再生能源领域的研究现状,将其在可再生能源应用的研究归纳为如下几个方面:解决可再生能源的波动性及其引发的频率稳定性问题,解决暂态功率失衡引发的电网稳定性问题,解决可再生能源发电设备的故障穿越问题,以及解决与其他超导电力装置协同控制问题。详细介绍了超导储能系统在这些方面应用的基本原理和实现方法,评估了其技术成熟度和经济性,介绍了其典型应用案例,指出影响其未来发展的核心关键技术,并对其未来的发展进行了展望。     

用于超导储能系统的多电平电流调节器

电压型超导储能系统中的直流变换器用于实现对超导磁体的快速充放电。传统的直流变换器存在软开关难以实现、直流母线电压难以平衡的问题。为解决这一问题,提出一种用于超导储能的多电平电流调节器,它实现了高频变压器原边器件的零电压开关和副边器件的零电流开关,并能实现电压侧各直流母线电压的自动平衡。采用改变晶闸管移相角,进而控制超导磁体上的平均电压大小的方法来调节超导磁体充放电功率。在实现方法上,采用了基于数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的综合控制方法。实验结果证明了这种多电平电流调节器的良好性能。     

超导磁储能系统发展现状与展望

超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)技术具有响应时间快、功率密度高、生命周期长等特点,在电网电压质量调节、频率控制、脉冲负载供电等方面具有重要的应用价值,被列为《能源技术革命创新行动计划(2016—2030)》之先进储能技术的主要突破方向。介绍了SMES的系统组成原理和系统先进性,概述了SMES在电力系统、舰船供电等场景的应用,综述了SMES近期有代表性的大型项目和研究状态,并从特性互补、提高性能的角度讨论了2种与氢电池和电化学电池组合使用的SMES混合系统。最后,指出了SMES发展和大规模应用所面临的几点挑战,并给出了相应的应对策略。     

电压型超导储能系统的统一直接功率控制方法

将PWM整流器的直接功率控制方法用于电压型超导储能系统的电压源型换流器,给出了新的开关矢量表,并提出了斩波器的直接功率控制方法。文中的电压源型换流器和斩波器的直接功率控制方法以有功功率为纽带,可对超导储能系统进行一体化的功率控制。仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能,十分适用于电压型超导储能系统。     

用于超导储能系统的电流调节器试验研究

为实现超导线圈和电网之间的快速双向转换,设计了一种由电压型变换单元、高频变压器单元、电流型变换单元3部分构成的电流调节器.该电流调节器通过控制它和电压型换流器连接处的电容电压值来调节超导磁体充放电的方向,并采用双极性控制.最后给出了1台600W的电流调节器样机的试验结果,试验结果表明,该电流调节器可以满足超导储能系统的需要.     

超导储能改善并网风电场稳定性的研究

建立了风电机组和超导储能(SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善.针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略.对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击.     

超导储能系统改善并网风电场出力的仿真研究

为了研究超导储能系统在改善并网风电场出力的作用,利用PSCAD仿真软件搭建了风电场模型、超导储能模型和4机12节点电力系统多机模型。研究了在多机模型下3种风速变化,以及在短路情况下,超导储能装置在并网风电场中所起的作用。结果表明,超导储能装置可以很好地抑制风电场的出力波动,从而使整个系统在多机、短路等情况下能更为稳定地运行。