超导线圈储存的能量为,其中
为线圈的电感值,
为电流值。超导储能有三种应用前景。①在电力系统中的有功功率和无功功率的动态补偿;②用户端的不间断电源;③大功率脉冲电源的储能器件。用于电力系统的超导储能由超导磁体、低温系统、双向电力电子变流器、以及监控保护系统组成。其技术特点是:利用脉宽调频控制的电力电子变流器可实现四象限的有功和无功功率的吸收和输出、响应速度快(小于10毫秒)、比功率密度高、能量反复充放的次数不受限制。其他两种应用场景则不一定使用电力电子变流器。超导磁体在稳定储能期间本身没有损耗,但在动态补偿阶段因电流的变化会产生损耗。如果用超导开关闭合超导线圈则可实现长时间的无损储能。当然,由于低温容器是完全绝热,电流引线也会传递热量,为了维持超导磁体的低温状态需要消耗制冷能量。
人们对超导储能的期望最初是平抑电力系统的峰谷差。后来人们更看重的是它有功功率和无功功率的快速响应能力在提高电力系统稳定性、改善电能品质方面的作用。超导储能可使用低温超导体或高温超导体。低温超导储能技术已基本成熟。体现超导储能的发展方向的关键词是高温超导储能、模块化以及分散应用。世界上已研制成功不同技术参数的高温超导储能实验样机,储能容量最大的在研项目是日本的储能量1吉焦高温超导磁储能系统。因高温超导导线的成本较高,超导储能在商业化应用上受到了其他储能技术的强力竞争。在储能技术中利用超导技术的还有使用超导磁悬浮轴承的飞轮储能。