超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)行業(yè)市場深度調(diào)研及前景預(yù)測
超導(dǎo)儲(chǔ)能是一種儲(chǔ)能技術(shù)，在電壓移除后電流將繼續(xù)在超導(dǎo)體中流動(dòng)。超導(dǎo)線圈在冷卻至臨界溫度以下后，具有可忽略的電阻。因此即使在電壓移除或斷電后，電流仍能繼續(xù)流動(dòng)。市場的未來趨勢將是越來越多的電網(wǎng)現(xiàn)代化。超導(dǎo)儲(chǔ)能適合用于提高電能質(zhì)量，增加系統(tǒng)阻尼，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能，特別是用于抑制低頻功率振蕩。但是由于其格昂貴和維護(hù)復(fù)雜，雖然已有商業(yè)性的低溫和高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能產(chǎn)品可用，在電網(wǎng)中應(yīng)用很少，大多是試驗(yàn)性的。SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用取決于超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展（特別是材料、低成本、制冷、電力電子等方面技術(shù)的發(fā)展）。
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。雖然SMES在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和改善供電質(zhì)量方面具有明顯優(yōu)勢，但是受限于其身高昂的費(fèi)用，SMES還未能大規(guī)模進(jìn)入市場，技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值將是SMES未來發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。今后SMES的研究重點(diǎn)將集中在如何降低成本、優(yōu)化高溫超導(dǎo)線材的工藝和性能、開拓新的變流器技術(shù)和控制策略、降低超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈交流存耗和提高儲(chǔ)能線圈穩(wěn)定性、加強(qiáng)失超保護(hù)等幾方面。高溫超導(dǎo)材料的不斷發(fā)展，極大推動(dòng)了SMES的發(fā)展，許多國家采用高溫超導(dǎo)材料進(jìn)行SMES系統(tǒng)的研究實(shí)驗(yàn)，包括日本和韓國，得出結(jié)論：高溫超導(dǎo)材料會(huì)極大降低SMES的成本，并提高性能?？梢灶A(yù)見，高溫超導(dǎo)材料的不斷發(fā)展成熟，將會(huì)降低整個(gè)SMES系統(tǒng)的價(jià)格，極大地簡化冷卻手段和運(yùn)行條件，提高其性能和壽命。SMES技術(shù)將加速發(fā)展，并可望成為主要電力基礎(chǔ)應(yīng)用裝備之一。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)興起較早且發(fā)展穩(wěn)定，據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)市場發(fā)展策略及投資潛力可行性預(yù)測報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：截止2010年底儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到135GW;2010-2015年期間的由于受到整體經(jīng)濟(jì)低迷影響，整體裝機(jī)量增速放緩，截止2015年累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到144.8GW;2016-2018年由于受到成本下降和政策推動(dòng)的雙重刺激，儲(chǔ)能行業(yè)快速發(fā)展，截止2018年底累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到179.1GW。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，SMES在技術(shù)研究和應(yīng)用方面都取得大量成果。相比于其他儲(chǔ)能方式，SMES的性能更加優(yōu)越，應(yīng)用前景更加廣泛。在未來幾十年、甚至更長的時(shí)間內(nèi)，SMES將會(huì)是一個(gè)持續(xù)的研究熱點(diǎn)。隨著超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步，SMES的發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新階段，推動(dòng)著電力系統(tǒng)的發(fā)展與革新。