超导储能材料与技术.pptxVIP

第十章 超导储能;历史背景： 在1970年,美国威斯康星大学应用超导中心 H.Peterson和R.Boom发明了一个超导电感线圈和三相AC/DC格里茨桥路组成的电能储存系统并获得了美国专利,也由此开始了超导储能电力应用的研究与开发阶段。;超导储能应用类型;超导储能原理;下图左图是一个超导磁储能系统结构示意图，右图是由日本中部电力（Chubu Electric Power）公司与东芝电气（Toshiba Electric）公司合作在2003年完成。;飞轮超导悬浮飞轮储能系统结构及照片（5 kWh, 日本四国通用研究院）;超导磁储能装置的原理示意图;超??储能结构图; (1)超导磁体。 超导线圈是超导磁储能装置的核心部件，它可以是一组螺旋管线圈或是不同形状的环形线圈。螺管线圈结构简单，但周围杂散磁场较大；环形线圈周围杂散磁场小，但结构较为复杂。; (2)低温系统 低温系统维持超导磁体处于超导态所必须的低温环境。超导磁体的冷却方式一般为浸泡式,即将超导磁体直接置于低温液体中。对于低温超导磁体,低温液体多采用液氦(4.2K)。对于大型超导磁体,为提高冷却能力和效率,可采用超流氦冷却，低温系统也需采用闭合循环,设置制冷机回收所蒸发的低温液体。;用于维持超导磁体低温环境的低温杜瓦，将与外部的热交换降至最低;3)功率调节系统 功率调节系统控制超导磁体和电网之间的能量转换。目前，功率调节系统一般采用基于全控型开关器件的PWM（pulse width modulation，脉宽调制）变流器，它能够在四象限快速、独立地控制有功和无功功率，具有谐波含量低、动态响应速度快等特点。根据电路拓扑结构，功率调节系统用变流器可分为电流源型(Current Source Converter，CSC)和电压源型(Voltage Source Converter，VSC)两种基本结构。;由于超导磁体固有的电流源特性，电流源型变流器的直流侧可以与超导磁体直接连接，而电压源型变流器用于超导磁储能系统时在其直流侧必须通过斩波器(Chopper)与超导磁体相连。;电力电子系统采用新型拓朴结构以及多重化级联模块设计，确保系统高效、安全、可靠，易于维护和实现规模化生产;(4)监控系统 监控系统由信号采集、控制器两部分构成，其主要任务是从系统提取信息，根据系统需要控制超导磁储能系统(SMES)的功率输出。 信号采集部分监测电力系统及SMES的各种技术参量，并提供基本电气数据给控制器进行电力系统状态分析。 控制器根据电力系统的状态计算功率需求，然后通过变流器调节对磁体进行充、放电。SMES的控制分为外环控制和内环控制。外环控制器作为主控制器用于提供内环控制器所需要的有功和无功功率参考值；内环控制器则是根据外环控制器提供的参考值产生变流器开关的触发信号。 ;超导储能系统在线监控装置，可以实现系统运行的完全计算机检测、控制、故障诊断和报警、波形录制等功能;超导磁储能在电力系统中的应用;提高电力系统的稳定性;改善电力系统的电能质量;SMES在系统和用电设备之间界面上作用：;超导磁储能优缺点