利用超导材料制成的环形电感线圈,由电网供电励磁而产生的磁场储存能量,在需要时再将此能量送回电网或作他用。超导线圈维持在超导状态,线圈中所储存的能量几乎可以无损耗地永久储存下去,直到导出为止。超导磁储能装置一般由超导线圈及其低温容器、闭式制冷机、变流装置和测控系统组成(见图)。为保持超导线圈的低温超导态,必须将超导线圈放在存有液氦(低温超导)和液氮(高温超导)的低温容器内。由于该技术将电能以电磁能的形式储存在线圈中,与其他形式的储能技术相比,具有可长期无损耗地储存电能,功率密度高,转换效率高,比容量和比功率大,响应速度快,寿命长,建造不受地点限制,维护方便,无污染等优点。
20世纪70年代超导磁储能概念提出时,研究学者着重的是其储能能力,期望可以作为一种平衡电力系统日负荷曲线的储能装置。随着技术的发展,超导磁储能已不仅仅是一个储能装置,而是一个可以参与电力系统运行和控制的有功、无功功率源,它可以主动参与电力系统的功率补偿,从而提高电力系统的稳定性和功率传输能力,改善电能质量。超导磁储能已经开始进入电力系统试运行,也有了部分商业化产品。
超导磁体是超导磁储能系统的核心,它在通过直流电流时没有焦耳损耗。超导导线可传输的平均电流密度比一般常规导体要高1~2个数量级。因此,超导材料技术特别是高温超导材料技术仍然是超导储能的关键核心技术,其他的关键技术包括低温制冷技术、超导限流技术、功率变换调节技术和系统动态监控技术等。