提供系統(tǒng)備用容量。

　　系統(tǒng)備用容量的存在及其大小，既是一個經(jīng)濟問題，又是涉及電網(wǎng)安全的技術(shù)問題，對于保障電網(wǎng)的安全裕度。事故后快速恢復(fù)供電具有重要作用。以目前的水平，SMES高效儲能特性可用來儲存應(yīng)急備用電力，但是不足以作為大型電網(wǎng)的備用容量。

　　用于可再生能源發(fā)電及微電網(wǎng)。

　　SMES的高效儲能與快速功率調(diào)節(jié)能力可在風能、太陽能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中平滑輸出功率波動，有效抑制這類電源引起的電壓波動和閃變等電能質(zhì)量問題，提高并網(wǎng)運行的可控性與穩(wěn)定性。微網(wǎng)是有效利用分散的新能源提高電力系統(tǒng)供電可靠性的一項新興技術(shù)，SMES可以改善微網(wǎng)的并網(wǎng)特性、提高微網(wǎng)的孤島運行性能。

　　超導磁儲能（SMES）的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

　　近30年來，SMES的研究一直是超導電力技術(shù)研究的熱點之一，20世紀70年代提出SMES的概念時，著重的是其儲能能力，期望可以作為一種平衡電力系統(tǒng)日負荷曲線的儲能裝置。隨著技術(shù)的發(fā)展，SMES已不僅僅是一個儲能裝置，而是一個可以參與電力系統(tǒng)運行和控制的有功、無功功率源，它可以主動參與電力系統(tǒng)的功率補償，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率傳輸能力，改善電能質(zhì)量。幾十年的發(fā)展已經(jīng)是SMES開始進入電力系統(tǒng)試運行，也有了部分商業(yè)化產(chǎn)品。

　　1969年Ferrier提出了利用超導電感儲存電能的概念。20世紀70年代初，威斯康辛（Wisconsin）大學應(yīng)用超導中心利用一個由超導電感線圈和三相AC/DC格里茨（Graetz）橋路組成的電能儲存系統(tǒng)，對格里茨橋在能量儲存單元與電力系統(tǒng)相互影響中的作用進行了詳細分析和研究，發(fā)現(xiàn)裝置的快速響應(yīng)特性對于抑制電力系統(tǒng)振蕩非常有效，開創(chuàng)了超導儲能在電力系統(tǒng)應(yīng)用的先。70年代中期，為了解決BPA(BonnevillePowerAdministration)電網(wǎng)中從太平洋西北地區(qū)到南加州1500km的雙回路交流500kv輸電線上的低頻振蕩問題，提高輸電線路的傳輸容量，LASL和BPA合作研制了一臺30MJ/10MW的SMES并將其安裝于華盛頓塔科馬（Tacoma）變電站進行系統(tǒng)試驗。30MJSMES系統(tǒng)是超導技術(shù)在美國第一次大規(guī)模的電力應(yīng)用，現(xiàn)場試驗結(jié)果表明SMES可以有效解決BPA電網(wǎng)中從太平洋西北地區(qū)到南加州雙回路交流輸電線上的低頻振蕩問。

　　1987年起，美國核防御辦公室（DefenseNuclearAgency,DNA）啟動了SMES-ETM（EngineeringTestModel）計劃，開展了大容量（1~5GWh）SMES的方案論證，工程設(shè)計和研。到1993年底，R.Bechtel團隊建成了1MWh/500MW的示范樣機，并將其安裝于加利福尼亞州布萊斯，可將南加里福尼亞輸電線路的負荷傳輸極限提高8%。

　　此外，美國在小容量SMES研究和應(yīng)用方面也開展了大量和卓有成效的工作。1988年，SI公司開始進行中小容量（約1~3MW/1~10MJ）和可移動SMES的開發(fā)和商業(yè)化，以解決供電網(wǎng)和特殊工業(yè)用戶的電能質(zhì)量問題。此后，ASC公司在SI的基礎(chǔ)上，又提出了分布式SMES（DistributedSMES,D-SMES）等概念，并對諸如改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、為對電能質(zhì)量敏感的工業(yè)生產(chǎn)基地提供高質(zhì)量不間斷電源以及提高供電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性問題進行了研。1990~2004年間，SI/ASC公司先后有約20多臺SMES投入運行。美國、德國和日本等都提出研制100kwh等級的微型SMES，這種SMES可為大型計算中心、高層建筑及重要負荷提供高質(zhì)量、不間斷的電源，同時也可用于補償大型電動機、電焊機、電弧爐、軋機等波動負載引起的電壓波動，它還可用作太陽能和風力發(fā)電的儲能等。美國AMSC公司還提出研制一種新的D-SMES，用于配電網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)。目前，美國已有多臺微型超導儲能裝置在配電網(wǎng)中實際應(yīng)用，美國還將研制100MJ/50MW的SMES安裝在CAPS（theCenterforAdvancedPowerSystem）基地，SMES不僅可以為脈沖功率試驗提供能量支撐，而且它的現(xiàn)場師范運行對軍用和民用SMES技術(shù)的發(fā)展都很有意義。

　　1999年，德國的ACCEL、AEG和DEW聯(lián)合研制了2MJ/800kWSMES，解決DEW實驗室敏感負荷的供電質(zhì)量問題。日本九州電力公司先后研制了30kJ以及3.6MJ/1MW的SMES，日本的中部電力公司(1MJ)、關(guān)西電力公司（1.2MJ）、國際超導研究中心（48MJ/20MW）也分別進行了EMSE的研究工作。

　　在國內(nèi)，中國科學院電工研究所、中國科學院合肥分院等離子體物理研究所等單位很早就開始了超導磁體的研究工作，在超導磁體分離、磁流體推進、核磁共振乃至磁約束核聚變托卡馬克磁體等方面做了大量工作。進入21世紀后，隨著高溫超導技術(shù)的進步，清華大學研制了3.45kJBi-2223SMES磁體，研制了150kVA的低溫超導磁體儲能系統(tǒng)并將其用于改善電能質(zhì)量的實驗室研究。2005年華中科技大學研制成功了35Kj/7.5kW直接冷卻高溫超導SMES實驗樣機。中科院電工所提出了基于超導儲能的限流器方案并研制了實驗樣機，2006年又啟動了1MJ/0.5MVA高溫超導SMES的研究項目。