储能电池行业调研报告（精选3篇）_储能电池行业报告

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第1篇：动力储能动力电池锂电池

动力储能-动力电池-锂电池

一、锂电池概述

锂电池通常分两大类：

锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

两者差异：虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。

通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰）

二．锂电池产业链结构

 上游

（1）正极材料（钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等）

简介：成本占30%，正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。

目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂（三元材料）以及磷酸铁锂。

钴酸锂：研究始于1980 年，20 世纪90 年代开始进入市场。它属于α-NaFeO2型层状岩盐结构，结构比较稳定，是一种非常成熟的正极材料产品，目前占据锂电池正极材料市场的主导地位。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短，而且钴有放射性，不利于环保，因此发展受到限制。

镍酸锂：氧化镍锂的价格较钴酸锂便宜，理论能量密度达276mAh/g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳。技术上采用掺杂Co、Mn、Al、F 等元素来提高其性能。由于提高镍酸锂技术研究需考察诸多参数，工作量大，目前的进展缓慢。

锰酸锂：锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较常用的是尖晶石结构的LiMn2O4，工作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物LiMn2O4，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g 左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn2O4 大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。

钴镍锰酸锂：即现在常说的三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。但该种电池的材料之一——钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料大多被认为是磷酸铁锂未大规模生产前的过渡材料。

磷酸铁锂：在所有的正极材料中，LiFePO4 正极材料做成的锂离子电池在理论上是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。此外，它在大电流放电率放电（5～10C 放电）、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。目前A123 公司已能将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，使颗粒和总表面积剧增，进一步体高了磷酸铁锂电池的放电功率和稳定性。

生产厂家：

国外生产厂商：日亚化学、户旧工业、清美化学、田中化学、韩国L&F、UMICORE、A123 国内生产厂商：当升科技、杉杉股份、湖南瑞祥、余姚金和、湖南大华、巴莫

科技、天骄科技、北大先行

厂家简介：

 湖南杉杉新材料有限公司

从2013年开始湖南杉杉连续三年位居国内正极材料销售量首位，目前产能1.5万吨/年，未来3万吨/年。2015年湖南杉杉上半年实现销售额10.2亿元，实现销售量约8000吨。在销售量的增长中杉杉逐步调整了自身的客户机构，目前的大客户已经涵盖了ATL、比亚迪、力神、LG化学等，加上中小客户的支撑，盈利能力也有所回升。2015年上半年的利润同比增加100%以上，在正极材料行业企业利润率普遍降低的情况下也显示其转型的成功。

 北大先行科技产业有限公司

北大先行由东圣投资和北京大学合作于1999年创建成立，位于北京中关村科技园区昌平园，除了电池正极材料外，公司还涉足了电动汽车及储能电池组的研发、生产、销售和服务。北大先行已经形成了北京基础研究、北京工程技术中心、泰安和西宁正极材料生产基地、北京普莱德动力电池组装的新能源电池材料产业链战略格局。2014年北大先行实现销售额7.5亿元，增长幅度达到44%。2015年销售额约10亿元。截止2014年底，产能1.5万吨/年，产品包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂。主要客户包括ATL、CATL、力神、光宇、维科等。

 湖南瑞翔新材料股份有限公司 是一家专门从事锂离子电池正极材料的研究、开发、生产和销售的高新技术企业。公司成立于2001年，注册资本2.1亿元，拥有国家发明专利及实用发明专利共计30余项，是湖南省首批七十余家通过国家四部委按新标准联合评定的高新技术企业之

一、国家科技支撑计划重点项目和国家“863”计划项目的参与者、“国家级先进储能材料研究中心”的核心成员。2014年营业收入达到14.51亿元，销售量超过12000吨，实现利润9500万。湖南瑞翔目前产能达到1.5万吨/年，产品包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂、氧化钴、三元前驱体、硫酸锰、硫酸钴。

 宁波金和新材料股份有限公司

2014年原当升科技创始人白厚善创立的北京容百投资控股有限公司入资宁波金和，宁波金和成为容百投资控股下的企业。容百投资除了控股宁波金和以外，还控股了盐光科技、韩国EMT、韩国TMR等企业，在正极材料回收、前驱体和多元化的正极材料产品类别上进行布局。宁波金和在容百控股中主要承担三元材料前驱体以及三元正极材料、NCA等材料的生产，正极材料总产能9000吨/年，三元前驱体总产能16000吨/年。宁波金和的客户包括三星SDI、LG化学、ATL、CATL、力神等客户。2014年宁波金和的销售收入达到4.1亿元，2015年上半年销售收入达到3.2亿元。

 北京当升材料科技股份有限公司

成立于2001年，起源于国务院国资委管理的国家首批创新型中央企业——北京矿冶研究总院。当升科技是一家从事新能源材料研发和生产的高新技术企业，自进入锂电正极材料行业以来，一直保持着良好的发展势头，成为国内率先出口锂电正极材料的供应商，是国内锂电正极材料的龙头企业之一。当升科技正极材料产能：9000吨/年；负极材料产能：6000吨/年。主要客户有比亚迪、比克、力神电池、ATL、三星、SK、LG、三洋、索尼、东芝等。经过多年的努力，公司于2010年4月成功登陆创业板，成为国内唯一一家以锂电正极材料作为主营业务的上市公司。2014年公司正极材料销售收入6.25亿元，毛利润2.24%。2015年上半年销售收入3.41亿元，毛利润2.81%。

（2）负极材料（碳素材料、锡基、含锂过渡金属氮化物、合金、纳米等）简介：成本占10%-20%，锂电池负极材料把握动力电池安全性命脉，在锂离子电池负极材料中，除石墨化中间相碳微球(MCMB)、无定形碳、硅或锡类占据小部分市场份额外，天然石墨和人造石墨占据着90%以上的负极材料市场份额。

生产厂家：

国外生产厂商：日立化成、日本碳素、JFE化学、吴宇化学

国内生产厂商：贝瑞特、杉杉股份、长沙海容、青岛大华、星城石墨、宏源碳

素、新乡远东

厂家介绍：

 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司

贝特瑞为中国宝安全资子公司，旗下拥有鸡西贝特瑞、鸡西长源矿业、山西贝特瑞、天津贝特瑞、惠州贝特瑞等子公司。主要客户涵盖三星、LG、日本松下、索尼、ATL、力神、比克、比亚迪、国轩等。负极材料产能30000吨/年。2015年上半年产量12000吨，实现销售收入6.8亿元，同比增长10.62%。 上海杉杉科技有限公司

上海杉杉是杉杉股份的全资子公司，拥有产品系列包括中间相、天然石墨、人造石墨、复合石墨、合金及硬炭等五大系列。石墨负极材料现有产能15000吨/年，在建产能3.5万吨。主要客户有LG、SONY、ATL、力神、比克、比亚迪、光宇等。2015年上半年，实现销售量7197 吨，同比增长 30.90%；实现主营业务收入4.13 亿元，同比上升 11.52%。 湖南星城石墨科技股份有限公司

湖南星城石墨是北京“当升科技”（股票代码300073）与深圳市创新投资集团等投资成立的公司，2014年完成股改，并成功登陆全国中小企业股份转让系统。2015年8月星城石墨正式在新三板股转系统做市。目前公司负极材料产能8000吨，到2015年10月产能将达到10000吨，主要客户有福斯特、比亚迪、苏州星恒、CATL等。2015年上半年公司收入3279.25万元，同比增长30%，净利润424.50万元，同比增长52%。

 江西紫宸科技有限公司

紫宸科技成立于2012年12月，是由上海璞泰来新材料技术有限公司、芜湖佳辉投资管理有限公司、上海符禺山投资管理有限公司、上海阔甬投资管理有限公司等共同出资，其中上海璞泰来新材料技术有限公司占主要51%股份。目前公司负极材料产能10000吨，其中容量型锂离子电池负极材料7240吨/年、综合型锂离子电池负极材料2620吨/年；倍率型锂离子电池负极材料140吨/年，未来规划总产能40000吨/年，主要客户是ATL。2015年上半年实现销售收入约1亿元。 深圳市斯诺实业发展有限公司

公司成立于2002年，注册资本3100万元，旗下有深圳市斯诺实业发展有限公司石墨材料分公司，深圳市斯诺实业发展有限公司宝安分公司等两家公司，目前主要从事锂离子电池负极材料（MAG）、改性石墨材料等的研发和生产，产能达到8000吨，主要客户有福斯特、迪凯特等。2015年销售收入约8000万元。 湖州创亚动力电池材料有限公司

公司成立于2009年，注册资本1500万元，主营锂电池负极材料和电解液材料。负极材料包括改性人造石墨、改性天然石墨、复合类石墨、中间相碳微球等四大种类产品。目前公司的负极材料产能5000吨左右，在建产能5000吨/年，未来总产能达10000吨/年，主要客户有光宇、比克等。2015年上半年负极材料营业收入4431万元，利润138.38万元。 江西正拓新能源科技股份有限公司

公司成立于2008年，注册资本5000万元，产品以石墨为主，目前各类石墨材料年产能达3000吨左右，产品涵盖3C电池、动力电池、储能电池等，拥有先进的自动化生产设备，30余名专业人员研发团队，国家专利24项。目前，正拓新能源负极材料年产能7000吨左右，主要客户有深圳华粤宝、中山天贸、宁波维科、深圳比克等。2015年公司负极材料出货量约1500吨左右，实现销售收入约3706万元。

 大连宏光锂业股份有限公司

公司成立于2013年11月，是由大连丽昌新材料有限公司与辽宁弘光科技(集团)有限公司重组合并而成，主要产品包括天然石墨类、人造石墨类、复合石墨类、中间相类、动力材料类等，拥有大连和丹东两个生产基地，年产能3500吨（大连1500吨，丹东2000吨），主要客户比亚迪和比克等。2015年上半年销售收入达3500万元。

 湖南摩根海容新材料有限责任公司

湖南摩根海容新材料有限责任公司成立于2004年，注册资本1600万元，2011年由英国碳素陶瓷材料生产商摩根坩埚公共有限公司控股，公司目前供应SKG、MGM、P-RC、CAP、EG、CMS等系列负极材料产品，目前负极材料产能3000吨左右，主要客户万向等。2015年上半年负极材料营业收入约3000万元。 天津锦美碳材科技发展有限公司

公司成立于2007年，注册资本1110.00万元，产品主要是人造石墨负极材料。目前锦美碳材负极材料产能5000吨，主要客户有LG化学、凯丰电子、BAK、神鹿能源、捷威动力等。2015年上半年公司负极材料出货量约700吨左右，实现营业收入约3500万元。

（3）隔膜：成本占20%-30% 国外生产厂商：日本旭化成、美国Celgand、Exxcon-Tonen、日本宇部

国内生产厂商：沧州明珠、星源材质、金辉高科、新乡格瑞思、山东正华、南

洋科技

（4）电解液：成本占15% 国外生产厂商：宇部兴产、三菱化学、富山药品、三井化学、韩国三星、森田

化学、关东化学、Suterake 国内生产厂商：江苏国泰、天津金牛、东莞杉杉、广州天赐、新宇邦、多氟多、九九久、珠海赛玮、北京创亚、汕头金龙、北京化学试剂研究所

 下游：电芯、封装

国外生产厂商：Sanyo、Sony、Maxwell、SDI、LGC、AESC、SB Limotive、BEC123、CATL、LEJ 国内生产厂商：比亚迪、德赛电池、合肥国轩、沃特玛、哈光宇、微红动力、北

京国能、苏州星恒、力神、江森自控、比克、万向、中航锂电

三、锂电池产业现状 目前，我国新能源汽车产业正在高速增长的通道中，正是由于其发展迅猛，作为其核心部件的动力电池，近两年来需求缺口也进一步扩大。据来自北汽、江淮、上汽等整车企业的消息，厂家均表示，目前由于动力电池供应不足，已开始影响其新能源整车产量。

除了外资企业，国内比较具有特色的动力电池厂商，如国轩高科动力能源有限公司、天津力神电池股份有限公司、比亚迪汽车公司、亿纬锂能股份有限公司、天能动力公司等，也纷纷大幅加码动力锂电池领域的投资，并在电芯、动力电池组、电池管理系统及储能型电池组等方面积累了一定的技术实力。据不完全统计，2015年我国动力锂电池行业新增投资突破千亿元，在一定程度上促进了我国新能源汽车的发展步伐。

四、锂电池面临挑战

据了解，在今年“3.15”期间，关于新能源汽车消费投诉中，续航里程与宣传不符、充电度数与宣传不符、电池故障导致掉电严重三大问题成为投诉热点。

（1）安全性

电池的安全性制约着电动汽车的安全性。据了解，针对动力电池生命周期当中的稳定性，目前我国做过大量的研究。试验显示，电池在做到900次左右时容易发生电池的热失控问题。电池在正常使用3到4年之后，可能仍旧可以继续使用，电池剩余容量也基本维持在80%以上，但是它的安全性问题以及电池的安全监管和隐患排查问题都值得我们继续关注。（2）一致性

在一致性方面，在国内电池生产过程中，一些生产工艺参数的要求没有国外企业高，导致产品差异性比较大。重庆长安新能源汽车有限公司总经理任勇表示：“可能国内企业单体的电池质量更好，但整车企业要用的话，还是国外的好。这是因为国外电池的一致性更好，这是关键。”国外厂商动力电池的生产控制点多达上千个，而国内厂商无法达到如此严格的质量控制水平。（3）未来产能过剩

据了解，由于动力电池需求加大，不少动力电池生产企业看准商机，早已抓紧时间扩充产能。例如，全球动力电池的前三强——松下、LG化学（韩国最大的综合性石化企业）和三星SDI（三星集团在电子领域的附属企业）均已相继在中国投资建厂。三星SDI是选择了和国内发动机活塞环及汽缸套领域排名第一的安徽环新集团合作，其西安工厂于2015年9月建成投产，可年产4万辆纯电动汽车用电池；2015年10月，LG化学在南京的电池工厂竣工，具有年产10万辆新能源汽车电池规模；2015年12月，松下表示将在大连建造电池工厂，预计2017年正式投产，届时每年生产的电池可供20万辆新能源汽车使用。未来新能源电池会出现产能过剩，但行业竞争有利于优胜劣汰，靠创新和品质存活的企业才会有长足的发展。因此，企业要想获得长足的发展，不能忽略质量这根弦。（4）回收难题有待解决

2016年1月5日，国家发改委、工信部、环保部、商务部、质检总局联合发布《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》。该政策表明，为落实生产者责任延伸制度，电动汽车生产企业(含进口商)、动力蓄电池生产企业(含进口商)和梯级利用电池生产企业应分别承担各自生产使用的动力蓄电池回收利用的主要责任，报废汽车回收拆解企业应负责回收报废汽车上的动力蓄电池。

但是，回收电池的技术相当复杂，比如在对废旧锂电池的处理上，需要先进行预处理，它包括放电、拆解、粉碎分选、冶炼等步骤。

五、其他信息

众所周知，对铅酸蓄电池消费产生巨大冲击的，除了经济好坏导致的需求变化，更主要的是替代品锂离子电池技术正日渐成熟。

此前因锂电池的价格一直是铅酸电池价格的4-5倍以上，所以替代性并不是很强；但时至今日，低端锂电池的价格以低至铅酸电池价格的3倍以内，而其使用寿命却是铅酸电池的3倍以上，加之重量要比铅酸电池轻很多，携带更为方便，所以竞争力已逐渐显现。

热议许久的铅蓄电池消费税终于落地，财政部、国家税务总局联合下发了《关于对电池涂料征收消费税的通知》，明确提出自2016年1月1日起，对铅蓄电池按4%税率征收消费税。因目前国内铅蓄电池行业利润微薄，行业平均利润仅为3%左右，所以相关企业此前一致强烈反对征收消费税。但随着最终结果的落地，一切已成既定事实，不少企业就悲观的认为，此举可能会成为压垮铅蓄电池行业的“最后一根稻草”！

第2篇：储能行业场投资调研分析报告

储能行业发展分析报告

二零一九年七月十日

目 录

一、储能产业发展状况.........4（一）国外储能产业发展情况..4

（二）中国储能产业发展情况..6

二、储能市场分析...9（一）全球市场.9

（二）国内市场.........1

1三、政策支持.........1

1（一）国内现有政策分析.......11

（二）国外政策经验借鉴.......1

3四、存在的问题和挑战.......1

4（一）产业政策和行业标准缺失问题亟待解决..14

（二）自主技术有待工程应用验证和进一步完善........1

5（三）产品成本过高，推广力度不足.16

（四）商业模式模糊..16

五、国内主要储能变流器生产企业分析.....17

（一）北京能高.........17

（二）四方继保.........17

（三）索英电气.........19

（四）中船鹏力.........20

储能是指通过介质或者设备，利用化学或者物理的方法把能量存储起来，根据应用的需求以特定能量形式释放的过程，通常说的储能是指针对电能的储能。储能技术应用广泛，随着电力系统、新能源发电（风能、太阳能等）、清洁能源动力汽车等行业的飞速发展，对储能技术尤其大规模储能技术提出了更高的要求，储能技术已成为该类产业发展不可或缺的关键环节。特别是储能技术在电力系统中的应用将成为智能电网发展的一个必然趋势，是储能产业未来发展的重中之重。当前，储能领域正处于由技术积累向产业化迈进的关键时期。储能技术有着广阔的市场前景。

随着我国社会和经济的发展对能源的消耗越来越多，煤炭的大量消耗的结果造成了我国严重的大气污染，严重影响人民的身体健康。因此，普及应用可再生能源、提高其在能源消耗中的比重是实现社会可持续发展的必然选择。由于风能、太阳能等可再生能源发电具有不连续、不稳定、不可控的特性，可再生能源大规模并入电网会给电网的安全稳定运行带来严重的冲击，而大规模储能系统可有效实现可再生能源发电的调幅调频、平滑输出、跟踪计划发电，从而减小可再生能源发电并网对电网的冲击，提高电网对可再生能源发电的消纳能力，解决弃风、弃光问题。因此，大规模储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定特性，推进可再生能源的普及应用，实现节能减排重大国策的关键核心技术，是国家实现能源安全、经济可持续发展的重大需求，是实现中国梦的重要途径。一、储能产业发展状况

从目前世界上各类储能技术的成熟度及发展现状来看，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能属成熟技术，世界范围内已有一定规模的商业应用；钠硫电池、锂离子电池、液流电池、超级电容器储能技术等相对成熟，正在进入应用研发、产品开发和商业应用阶段。（一）国外储能产业发展情况 目前，在全球储能市场中，抽水蓄能技术应用规模排名第一，其次是压缩空气储能。抽水蓄能方面，美国、日本、西欧都有较大规模的工程应用，至2010年底，我国抽水蓄能装机容量已达16 345MW，跃居世界第三。压缩空气储能方面，自1978年首台商业运行的压缩空气储能机组出现至今，已有30余年的商业化运营经验，全球装机容量已达3GW，美国、日本、瑞士技术领先。飞轮储能已在调频电站、高温超导磁悬浮中得以应用，技术上美国、日本领先。

1、美国

美国在金融危机之后，已将大规模储能技术定位为振兴经济、实现能源新政的重要支撑性技术。根据《2009美国复苏与再投资法案》，美国政府在2009年上半年已拨款20亿美元用于支持包括大规模储能在内的电池技术研发。在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中，安排的储能技术项目就达到了19个。、改进铅酸电池、超级电美国在锂离子电池、液流（锌溴电池）． 容器储能、飞轮储能等储能技术上优势明显。Altairnano公司和A123公司已具备开发兆瓦级锂离子电池储能机组的能力，后者已投资建设了目前世界上运行的最大锂离子储能系统，装机容量达2MW。Active Power和Beacon Power是全球为数不多的能提供飞轮储能商用产品的公司，后者建设的20MW调频电站已运行多年，波音公司已将飞轮储能技术应用到高温超导磁悬浮中。液流电池（锌溴电池）领域有ZBB、Premium Power等全球知名企业；Axion公司在铅酸-超级电容复合电池技术开发与产品研发方面优势显著；超级电容器方面有Maxwell公司；美国超导公司则是目前全球唯一一家可提供超导储能产品的企业。此外，美国建有世界上最大的压缩空气储能电站，装机容量290MW，目前GE公司正在开发容量为829MW的更为先进的压缩空气储能电站。

2、日本

日本经济产业省(METI)主管新能源利用与储能领域，对新能源和储能领域影响力最大的组织为新能源产业技术综合开发机构(NEDO)。日本一直重视发展储能技术及储能在可再生能源领域的应用，重点支持过的电池技术包括铅酸电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池等，目前在钠硫电池、液流电池等多个电池技术领域都处于世界领先的地位。东京电力公司在钠硫电池系统开发方面国际领先，2004年在日立自动化系统工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统；日本住友具备提供工业化钒电池产品的实力，并建设了一些Meidensh电工、． 示范性项目；由NEDO资助的铅酸电池与光伏发电配合使用示范项目中，铅酸电池储能系统总储能容量达到4.95MW；索尼、三洋、AESC公司等都在大力发展锂离子电池技术。

3、其他国家

20世纪90年代，德国Piller公司推出了商用的飞轮产品。澳大利亚csiro国家实验室与日本古河电池公司研发的铅酸-超级电容复合电池已在新能源并网发电和智能电网上应用，瑞士Oerlikon公司在双极性铅酸电池领域国际领先，并具备批量提供产品的能力。英国V-Fuel公司在钒电池领域技术研发实力较强并具备提供钒电池产品的能力，澳大利亚Redflow公司也积极开展了锌溴液流电池方面的研发并取得了较好的成果，奥地利Cellstrom公司在液流电池领域的研究也走在世界前列。韩国在锂离子电池领域投入巨大，三星SDI和LG化学具备国际领先的实力。

（二）中国储能产业发展情况 1、国内储能技术发展现状

中国储能市场近几年保持较快的增长，但因发展较晚基数较小导致整体市场规模不大。2014年的累计规模为81.3MW，同比增长55%，增量主要来自于用户侧的分布式发、微网项目以及可再生能源并网。从储能技术来看，2014年中国储能市场中以锂离子电池占比最高。14%和20%，其次是铅蓄电池和液流电池，分别占66%达

储能参与调频能够提高电能频率质量，提高电网运行安全水平。电网侧将在政策允许的范围内，从调节实验、控制策略、评价指标等方面做好研究工作，为储能独立参与电力系统运行做好技术储备，待未来内外部条件具备时，尽快地实现储能安全并网运行，并最大程度地发挥好储能的独特作用。储能行业发展还需要充分集中产、学、研力量，开发出高安全性、高可靠性、有一定商业化程度的整体系统解决方案，引导发电企业、电网、用户、金融机构等多种社会力量积极参与。

目前，国内储能技术进步最快的是化学储能，其中，钠硫电池、钒液流电池、锂离子电池及超级电容器技术的安全性、能量转换效率和经济性等取得较大突破，产业化应用的条件日趋成熟；此外，压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等也得到了一定发展。例如，北京普能世纪科技有限公司于2009年初收购了加拿大VRB公司，拥有了全球一半以上的全钒液电池领域发明专利;大连融科储能技术发展有限公司在钒液流电池方面有较强的技术积累。中国科学院上海硅酸盐研究所、上海神力科技有限公司、中信国安盟固利动力科技有限公司等分别在钠硫电池、液流电池、锂离子电池方面开展了深入研究与应用工作。集盛星泰（北京）科技有限公司、上海奥威科技开发有限公司等在超级电容器产业化方面有较强的技术积累。清华大学、北京航空航天大学等在飞轮方面开展了长期研究。中国科学院华北电力电工研究所正在开展兆瓦级以上超导储能系统方面的研究，大学在超导材料电磁性能方面开展了一系列工作。

在储能技术示范应用方面，我国核工业西南物理研究院80MW飞轮脉冲发电机组已运行多年；中国科学院工程热物理研究所目前正开展兆瓦Advanced Materials Industry 60透 视INSIGHT级以上超临界液态压缩空气储能系统研发与工程示范工作；深圳比亚迪公司于2009年7月率先建成了我国第一座兆瓦级磷酸铁锂电池储能电站；中国电力科学研究院自2010年下半年起在张北国家风电研究检测中心电池储能实验室开展1MW锂离子储能电池系统和0.5MW全钒液流储能电池系统与风电机组的联合运行实验。

2、重点省市储能领域产业布局

上海市将电力储能列为智能电网产业发展重点，拟加快发展钠硫电池等液流电池、磷酸铁锂等锂离子电池储能技术；深圳市出台了《储能电站示范项目扶持计划》，提出大力发展储能电站，核心内容包括储能材料、装备、电站建设及应用的技术研发与产业化；江苏省出台了《江苏省智能电网产业发展专项规划纲要》，将智能电网储能设备（空气压缩储能装置、飞轮设备、超级电容器等）列为核心研发产品，将南通市风光储联合示范工程列为重点支持项目；湖南省出台了《湖南省新能源产业振兴实施规划（2010-2020年）》，将大力扶持发展以蓄电池储能为基础的微型离网式风电站；河北省将改善电网调峰能力、提高电网运行可靠性和稳定性作为攻关方向，配套建设张家口国家风 光储输示范工程 二、储能市场分析（一）全球市场

应用需求进一步增大。年上半年，2015全球储能市场持续发酵，月底，全球新增储能项目年6根据CNESA数据库统计，截止到2015463.7MW;个，装机在建项目307.5MW45个，装机，其中投运项目14 196.3MW个，装机。2747.5MW;个，装机规划的项目

其项上半年的应用热点是分布式发电及微网，从应用分布来看，目数量占规划及在建项目总数的42%。其次是可再生能源并网，辅助服务和电力输配领域。

近年，中国可再生能源发展可谓迅速。截至2014年底，中国风能和太阳能的装机容量已达9000万千瓦和3000万千瓦，分别位居全球第一位和第二位。但中国的弃风、弃光现象同样严重。虽然目前中国的风电发电量达到全社会用电量的2.78%，但中国的风电利用率并不乐观。数据显示，2014年全国风电累计平均利用小时数1884小时，而2013年是2080多小时，同比下降160个小时。

风电资源最为丰富的“三北”地区的弃风问题突出。吉林和甘肃风电平均利用小时分别仅有1501小时和1596小时，低于1900小时-2000小时盈亏平衡点。

国家能源局2014年7月发布的《可再生能源发电并网驻点甘肃监管报告》显示，该省2013年弃风电量31.02 亿千瓦时，弃风率达20.65%。同时，该省2013年弃光电量约为3.03亿千瓦时，弃光率约为13.78%。

风能具有随机性、间歇性特点，风电场输送到电网的能量也是随机波动的，并网风电场对于电网会造成随机性扰动。在中国，风能资源丰富的地区通常人口稀少，负荷量小，电网结构相对比较薄弱，风电波动功率的注入会对局部电网的电能质量和安全稳定运行产生较大的影响。

因此，可以通过大规模储能技术的应用，可以有效地改善和调整风能、太阳能发电的功率特性，使其接近火力发电，满足调度计划需求，从而可以作为有效电源在电力系统中统一调度，提高电网对于风 能、太阳能等可再生能源的接纳能力，切实解决弃风、弃光问题。． 这也就是说，风能发电配套大规模储能系统，可有效地平滑风力发电并网功率，提高风电场跟踪计划发电能力，为电力系统将风力发电作为有效电源进行合理调度奠定了基础，从而起到电网对风力发电的接纳能力，减少弃风，提高风电利用小时数。在弃风时段，也可以利用储能系统储存部分弃风电量，当弃风指令解除后，储能系统将储存的电量释放出来，回馈给电网，提高风电场的经济收益。

（二）国内市场

中国储能市场近几年保持较快的增长，但因发展较晚基数较小导致整体市场规模不大。2014年的累计规模为81.3MW，同比增长55%，增量主要来自于用户侧的分布式发、微网项目以及可再生能源并网。从储能技术来看，2014年中国储能市场中以锂离子电池占比最高，达66%，其次是铅蓄电池和液流电池，分别占20%和14%。

三、政策支持

（一）国内现有政策分析

伴随新能源行业的发展，储能行业同样迎来“春风”。中国储能市场近几年保持较快的增长，但因发展较晚基数较小导致整体市场规模不大。但正在酝酿的政策无疑给行业松了绑，全球大市场不断发酵。当然，也有业界专家指出，储能行业发展还需要充分集中产、学、研力量，开发出高安全性、高可靠性、有一定商业化程度的整体系统解决方案。

国家电网逐步放开在大力发展清洁能源政策的指导下，近年来，对风、光等可再生能源电力的接纳限制，储能作为调节可再生能源电力稳定性的配套产业，进入了加速扩张期。现阶段，我国新型储能技术刚刚起步，技术的研发和示范应用都离不开国家政策和资金的支持。我国现行的一系列关于储能发展的政策、制度，已经有力地促进了新型储能技术和产业的发展。如2005年、2009年的《中华人民共和国可再生能源法》及修正案，通过立法推动可再生能源的开发利用。修正案首次将智能电网规划发展、储能技术应用于电网建设纳入法律范畴。2005年《可再生能源产业发展指导目录》中，包含两项储能电池项目，这在很大程度上促进储能电池的快速发展和规模化、商业化进度。2009年7月，财政部、国家能源局、科技部制定了《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》，对光伏、风光发电等的补助间接地补助了储能项目。2011年3月发布的“十二五”规划纲要中提出，国家将培育发展与新能源相关的战略性新兴产业，包括风电、光电、智能电网、电动汽车、燃料电池汽车等。“储能”作为智能电网的技术支撑在国家的政策性纲领文件中首次出现。2014年11月19日，国务院办公厅发布了 《能源发展战略行动计划(2014-2020)》，明确将储能和大容量储能分别列入9个重点创新领域和20个重点创新方向。而且，9个重点创新领域中的分布式能源、智能电网、新一代核电、先进可再生能源，20个重点创新方向中的现代电网、先进核电、光伏、风电、海洋能发电等也都和储能技术密切相关。在新的《产业结构调整指导目录(2011年本)》中，“大容量电能储存技术”在电力类鼓励条目中出现，此外，还包括“动力电池、储能用电池、电池材料及自动化生产成套装备制造等”，将进一步带动储能技术的 产业化发展。．

一系列促进政策起到了确认储能地位、宏观引导储能技术发展的重要作用。政策从宏观引导、指导的角度使研究机构、企业、投资商等看到了发展储能的重要性、必要性，国家所持的鼓励和支持态度。政策的方向、目的是明确的，符合我国和国际社会发展新能源、支持储能技术、建设低碳、节能、环保的电力体系大潮流和新理念。

储能技术的发展应用是我国“十二五”战略新兴产业的发展重点之一，国家相关部门对储能技术发展及产业化已制定了一系列相关鼓励政策，这将会引导储能相关厂商更加积极地参与到国内外电力市场中。在确保我国电力系统安全稳定运行的前提下，在保证电力发展与我国经济发展相适应的前提下，安全、合理、高效地使用新型储能技术，逐步完善适应于新条件下的调频(AGC)、无功调节等辅助服务市场，对于提高电力系统运行效率，满足我国大力发展风电、太阳能发电等可再生能源的需要，提高电力运行的综合效益具有重要意义。国际储能政策参考

（二）国外政策经验借鉴

我国“十二五”期间将重点支持新兴产业的发展，在能源行业，新兴产业涉及风能、太阳能等新能源的开发利用，以及智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用。这些新兴产业的大规模推广和应用，都需要依靠高效、绿色的储能技术和产品。美国等国家储能的发展经验，有几点值得我国借鉴：

1、加强储能规划和激励性政策，加强新能源并网及储能，给予更多政策激励，出台财政补贴政策、明确发展目标、严格的技术标准． 和管理规范，驱动储能产业发展。

2、积极开展储能技术示范项目。我国储能行业起步比较晚，技术还不成熟。随着可再生能源的普及应用、电动汽车产业的发展及智能电网的建设，及时掌握储能技术发展的最新信息和数据，加大储能研发和应用示范力度，突破关键技术，拓宽应用领域。

3、是建立和发展新型储能产业链，降低成本。目前新型储能技术和产品成本偏高，这有可能使浪费能源比储能更经济，需要建立储能产业链，推动储能行业健康快速发展，从而实现我国新能源振兴和落实节能减排国策。

四、存在的问题和挑战

（一）产业政策和行业标准缺失问题亟待解决

国内在前阶段大力发展新能源的同时，对储能技术进步以及储能在新能源发展中的特殊作用认识相对不足，导致储能规划滞后。此外，尚未制定针对储能电站的价格政策和应用示范财政补贴等激励性政策，使得储能产业发展受到极大的政策制约。同时，相关配套管理规范和技术标准缺失，一定程度上也导致并网发电企业对储能技术的应用缺乏内在动力。政府应在政策方面做到规划先行，解决产业间各方利益分配问题，建立强制性约束机制；在产品方面，应建立强制性认证机制，走“先标准、后制造”之路，为储能产业的发展提供政策保障。但现在看来，政策也存在一些不足。在推动储能的发展方面，政策仍处在初期阶段，尚未到深入、切实地操作阶段。缺乏细化的实施纲要，如发展技术路线图、可能获得的补贴、优惠政策、成本效益分． 摊和核算等相关的措施或实施办法。同时，政策重复性、雷同性过多，缺乏环环相扣、步步深入的递进性、持续性。

在示范项目的建设方面，政策稍显粗放，缺乏为实现发展目标而进行的系统的方案谋划设计，各项目之间关联性少，不利于项目之间的互相验证、对比，同时对一种储能技术的试验研究缺乏持续性、连续性。示范项目的作用和效果还有待通过政策明确和加强。且新型储能示范项目缺乏跟踪和及时反馈，没有明确的电价和成本核算、成本回收等方案。

在财政补贴方面，目前有关政策、办法还比较少，仅有的金太阳示范工程对项目的补贴比较笼统，上不封顶，缺乏财政实施计划如步骤、进度和限额控制。其他相关政策中对有关补贴的多变性、模糊性也都难以达到补贴设想的目标和效果。另外，示范项目政策中还应再细化投资成本，考虑示范项目后期产出及其运维需要，试验期满后实行商业运行获利等一系列问题，使项目能发挥长远效益。

在鼓励和吸引投融资上，政策也显不足。另外，政策对于新型储能产业链建立发展的推动作用不足，对推进新型储能产业化、工程化应用效果还不明显。我国新型储能产业化发展中的问题。（二）自主技术有待工程应用验证和进一步完善

压缩空气、锂离子电池、液流电池、飞轮储能等储能技术虽然在国外已得到一定规模的应用，但国内自主技术由于缺乏应用实践，技术本身还有待完善，特别是其稳定、可靠、耐久性问题，需要在规模 化应用中加以解决。其他储能技术的成熟度也有待进一步提高。．（三）产品成本过高，推广力度不足

由于产品本身生产规模小，加之关键材料和核心部件的国产化程度低，受制于上游原材料的价格体系、供应链单一、产品对原材料要求严格等条件影响，上游的核心电池材料主要依赖进口，电池储能行业发展受到制约。如锂离子电池用隔膜、钒流电池用离子交换膜等严重依赖进口，导致储能电池产品成本居高不下，严重限制了相关技术的推广应用。

（四）商业模式模糊

虽然储能的前景被一致看好，但是不容忽视的是，储能市场机制尚未理清、储能应用收益衡量困难成为目前阻碍储能产业继续向前发展的主要原因。

目前由于储能的收益很难计算，导致跟储能行业相关的补贴政策、补贴标准以及价格机制很难出台。而储能收益难以衡量的主要原因是因为储能项目往往在某个特定领域开展，其可以实现的功能往往不是单一性的，会对与之相联系的其他领域产生影响。例如安装在负荷附近以削峰为主要应用目的的储能电站，其应用还可以带来延缓输配电设备升级，使现有机组运行更稳定从而节省燃料消耗和减少温室气体排放，提高现有机组利用率，延缓新建峰荷机组，降低电力系统生产成本等作用。

因此，储能收益的衡量并不仅仅考量某一方面，往往需要考虑与之相关的诸多领域带来的成本效应。清晰的赢利点和利益相关研究方市场进而为完善现有政策、可以使储能的价值和作用得到充分体现，机制或出台新的与储能相关的政策、补贴标准、价格机制提供有益的借鉴，使政策的修改或指定有的放矢，并能切实推动储能产业的发展。

五、国内主要储能变流器生产企业分析（一）北京能高

北京能高FlexVert系列储能系统双向变流器用于实现电网与储能单元之间的能量交换，适用于铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、超级电容等常用储能介质的充放电控制;除基本的储能控制功能外，FlexVert 系列变流器还可实现无功和谐波补偿、平抑功率波动、移峰填谷等功能;低电压穿越等功能可满足未来智能电网建设对系统关键设备的性能要求;根据储能系统容量及运行维护要求的不同，分为单级和双级结构设计。

针对不同光伏系统解决方案，北京能高在储能微网变流器应用当中还有两款明星产品――MicVert系列光储互补微网变流器和NetVert系列多能互补微网变流器。MicVert系列光储互补微网变流器运用直流母线并联方式，使光伏、储能系统接入安全、可靠、便捷，有效提高系统供电可靠性，并显著改善电能质量。而NetVert 系列微网变流器，主要应用于多能互补微网系统，即：一个区域配电网中包含光伏发电和小型风力发电等多种分布式发电装置，根据具体安装或使用的便利，与储能元件一起分散在区域配电网中，该系统通常容量较大，多选用交流母线并联形式。（二）四方继保

适用于各种类型)系列(GES100双向储能变流器100KVA四方继保 的储能元件，实现储能与电网的柔性接口。具有以下产品特点：

1、充电、放电一体化设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动;2、主功率回路采用高可靠性智能功率模块;控制器采用总线不出芯片的32位高性能CPU;

3、高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制;

4、功率因数任意可调，在容量范围内可以全发无功，实现无功补偿;5、在MEMS(微网能量管理系统)的调度下，主动参与电网的调峰，有效缓解大电网的压力;

6、支持并网运行、孤网运行;并可以实现并网与孤网状态的自动切换;

7、峰谷电价时，支持在谷电价时储能，高电价时放电的运行模式，实现对负荷的“削峰填谷”，满足对电动汽车等临时性暂态负荷的需求;

8、先进主动式孤岛检测，结合主动式与被动式原理，满足UL1741标准;

9、完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏;

10、提供CAN和以太网接口，可接入BMS(电池管理系统)与MEMS，支持IEC61850规约;

11、多个100KVA模块可以任意组合，组成更大容量的储能电站(如1MW储能电站);;

支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同、12． 13、高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。

（三）索英电气 索英电气始终专注于新能源发电领域，较早便关注到储能系统在新能源发电领域的应用，并认识到储能是未来发展的必然选择。基于对储能系统的深刻认知和对大功率并网逆变技术的掌握，索英电气推出了业内转换效率最高的储能变流器。索英电气ES系列储能双向变流器是一款适合智能电网建设，应用于储能环节的中大功率并网双向变流设备。

ES系列储能双向变流器既可以工作在逆变模式，实现直流到交流的变换，向电网输送电能，也可以工作在有源整流模式，实现交流到直流的变换，从电网吸收电能储存在电池中。ES系列储能双向变流器采用先进的控制技术，最高转换效率达到98.5%以上，保证系统最经济、高效的使用。ES系列储能双向变流器可将电流总谐波含量抑制在3%以内，实现纯正弦波电流自动同步并网，对电网无污染、无冲击，实现软启动自同步，更容易被当地电网系统接纳，投资回报更有保障。ES系列储能双向变流器具有离网孤岛运行功能，能够充分满足微网系统构建的需求，同时可以具有多台并联的能力，更便于功率升级与系统冗余设计。

ES系列储能双向变流器采用高性能DSP全数字化控制技术，优化的控制电路设计，抑制磁场干扰，提高控制系统的电磁兼容性，具备过压保护、过流保护、孤岛保护、放电保护等多重完善的保护功能，保证系统的稳定安全运行。（四）中船鹏力

中船鹏力公司自主研发了具有智能调度、随网变参、无缝快切、多种工作模式以及数字锁相环等创新技术的分布式储能系统。通过代替高耗能的火电调峰机组，减少污染物的排放量，分布式储能系统节能减排和绿色环保的社会效益显著。其静态效益和动态效益，提高了可再生能源接入系统的能力。主要应用于海岛、高原、戈壁等用区域可再生能源独立电站，也可用于普通户用型分布式发电系统。

中船鹏力主要从事电源设备研制、生产、销售以及提供新能源发电系统工程整体解决方案，自进入储能领域以来，就十分注重储能技术的投入与研发，公司的双向变流器就是专门针对分布式发电系统储能技术研发生产的最新产品。

双向变流器肩负着充电和馈电作用,是储能系统的关键设备之一。中船鹏力所产的双向变流器不仅能解决能量双向流动的问题，还能提高电能质量，作为无功发生器，可满足配网侧或用户侧无功等方面的需求，用户不需要购买其他设备。此外，这款产品可实现智能调度，有完善的通信满足家庭或者用户侧以及国家电网的调度，按照自己需要进行设置。最后，也是这款产品区别与普通双向变流器的一点，那就是在传统双向变流器基础上增加了低电压穿越功能，在电网需要无功支撑的情况下，能进行3秒钟支撑，满足电网公司的要求。

第3篇：超导储能调研报告

目录

一、前沿...................................................................................................................................2

二、超导储能系统的构成及其工作原理...............................................................................32、1超导磁体......................................................................................................................42、2低温系统......................................................................................................................52、3功率调节系统..............................................................................................................62、4监控系统......................................................................................................................6

三、SMES在电力系统中的应用途径.....................................................................................73、1提高电力系统的稳定性。..........................................................................................73、2改善电能质量。..........................................................................................................73、3提供系统备用容量。..................................................................................................73、4用于可再生能源发电及微电网。..............................................................................8

四、超导磁储能(SMES)的发展历史及现状............................................................................8

一、前沿

超导磁储能系统(super conducting magnetic energy storage，SMES)利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快(ms级)，转换效率高(≥96%)、比容量(1-10Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等优点，可以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿。SMES在技术方面相对简单，没有旋转机械部件和动密封问题。目前，世界上1-5MJ/MW低温SMES装置已形成产品，100MJSMES已投入高压输电网中实际运行，5GWhSMES已通过可行性分析和技术论证。SMES可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。

我国经济高速发展使得我国的电力系统已经成为世界上最庞大最复杂的系统之一。电力安全已经成为国家安全的一个重要方面。同时，信息化、精密制造以及生产生活对电力的依赖程度已经对电力供给的可靠性和供电品质提出了更高的要求。石油、煤炭等能源资源将无法满足未来电力的供给需要，开发新能源、可再生能源已成为一项保证国家可持续发展的战略性国策。21世纪电力工业所面临的主要问题有：应用分散电力系统，提高设备利用率，远距离大容量输电，各大电网间联网，高质量供电，改善负荷特性等。针对这些问题，与现有的采用常规导体技术的解决方案相对应，都有一种甚至多钟超导电力装置能为问题的解决提供新的技术手段。由于超导体的电阻为零，因此其载流密度很高，因此可以使超导电力装置普遍具有体积小、重量轻等特点，制成常规技术难以达到的大容量电力装置，还可以制成运行于强磁场的装置，实现高密度高效率储能。作为一种具备快速功率响应能力的电能存储技术，超导磁储能系统(Super conducting magnetic energy storage，SMES)可以在提高电力安全、改善供电品质、增强新能源发电的可控性中发挥重要作用。

二、超导储能系统的构成及其工作原理

SMES是利用超导磁体将电磁能直接储存起来，需要是再将电磁能返回电网或者其他负载。超导磁体中储存的能量E可由下式表示：

E=0.5LI²

超导磁体是SMES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，超导磁体可以达到很高的储能密度，约为10J/m。与其他的储能方式，如蓄电池储能、压缩空气储能、抽水蓄能及飞轮储能相比，SMES具有转换效率可达95%、毫秒级的影响速度、大功率和大能量系统、寿命长及维护简单、污染小等优点。超导磁体储能装置原理示意图如下：

1、超导线圈

2、制冷剂

3、低温容器

4、直流电源

5、持续电流回路

SMES一般有超导磁体、低温系统、磁体保护系统、功率调节系统和监控系统等几个主要部分组成。图1—1是SMES装置的结构原理图，该结构是由美国洛斯阿拉莫斯实验室首先提出来的，以后SMES装置的研究设计一般都是一次结构作为参考原型。图中的变压器只是为了选择适当的电压水平以方便地连接SMES与电力系统，不属于SMES的必要部件。

图1—1 SMES装置的结构原理2、1超导磁体

储能用超导磁体可分为螺管形和环形两种。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。由于超导体的通流能力与所承受的磁场有关，在超导磁体设计中第一个必须考虑的问题是应该满足超导材料对磁场的要求，包括磁场在空间的分布和随时间的变化。除此意外，在磁体设计中还需要从超导线性能、运行可靠行、磁体的保护、足够的机械强度、低温技术与冷却方式等几个方面考虑。

螺管形

环形2、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，即将超导磁体直接至于低温液体中。对于低温超导磁体，低温多采用液氦(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，低温系统也需要采用闭合循环，设置制冷剂回收所蒸发的低温液体。基于Bi系的高温超导磁体冷却只20-30K一下可以实现3-5T的磁场强度，基于Y系的高温超导磁体即使在77K也能实现一定的磁场强度。随着技术的进步，采用大功率制冷机直接冷却超导磁体可成为一种现实的方案，但目前的技术水平，还难以实现大型超导磁体的冷却。

低温杜瓦

制冷系统2、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，是储能元件与系统之间进行功率交换的桥梁。目前，功率调节系统一般采用基于全控型开关器件的PWM变流器，他能够在四象限快速、独立的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，CSC的直流侧可以与超导磁体(Superconducting Coil，SC)直接连接，而VSC用于SMES时在其直流侧必须通过斩波器(Chopper)与超导磁体相连。

2、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SMES的功率输出。信号采集部分检测电力系及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

SMES电流源型和电压源型变流器

通过变流器调节磁体两端的电压，对磁体进行充、放电。控制器的性能必须和系统的动态过程匹配才能有效的达到控制目的。SMES的控制分为内环控制和外环控制。外环控制器做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，是由SMES本身特性和系统要求决定的;内环控制器则是根据外环控制器童工的参考值产生变流器开关的触发信号。

三、SMES在电力系统中的应用途径3、1提高电力系统的稳定性。

SMES作为一个可灵活调控的有功功率源，可以主动参与系统的动态行为，既能调节系统阻尼力矩又能调节同步力矩，因而对解决系统滑行失步和振荡失步均有作用，并能在扰动消除后缩短暂态过渡过程，使系统迅速恢复稳态。

3、2改善电能质量。

由于SMES可发出或吸收一定的功率，可用来减小负荷波动或发电机出力变化对电网的冲击，SMES可作为敏感负载和重要设备的不间断电源，同时解决配电网中发生异常或因主网受干扰而引起的配电网向用户宫殿中产生异常的问题，改善供电品质。

3、3提供系统备用容量。

系统备用容量的存在及其大小，既是一个经济问题，又是涉及电网安全的技术问题，对于保障电网的安全裕度。事故后快速恢复供电具有重要作用。以目前的水平，SMES高效储能特性可用来储存应急备用电力，但是不足以作为大型电网的备用容量。

3、4用于可再生能源发电及微电网。

SMES的高效储能与快速功率调节能力可在风能、太阳能等可再生能源发电系统中平滑输出功率波动，有效抑制这类电源引起的电压波动和闪变等电能质量问题，提高并网运行的可控性与稳定性。微网是有效利用分散的新能源提高电力系统供电可靠性的一项新兴技术，SMES可以改善微网的并网特性、提高微网的孤岛运行性能。

四、超导磁储能(SMES)的发展历史及现状

近30年来，SMES的研究一直是超导电力技术研究的热点之一，20世纪70年代提出SMES的概念时，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，SMES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。几十年的发展已经是SMES开始进入电力系统试运行，也有了部分商业化产品。

1969年Ferrier提出了利用超导电感储存电能的概念。20世纪70年代初，威斯康辛(Wisconsin)大学应用超导中心利用一个由超导电感线圈和三相AC/DC格里茨(Graetz)桥路组成的电能储存系统，对格里茨桥在能量储存单元与电力系统相互影响中的作用进行了详细分析和研究，发现装置的快速响应特性对于抑制电力系统振荡非常有效，开创了超导储能在电力系统应用的先。70年代中期，为了解决BPA(Bonneville Power Administration)电网中从太平洋西北地区到南加州1500km的双回路交流500kv输电线上的低频振荡问题，提高输电线路的传输容量，LASL和BPA合作研制了一台30MJ/10MW的SMES并将其安装于华盛顿塔科马(Tacoma)变电站进行系统试验。30MJSMES系统是超导技术在美国第一次大规模的电力应用，现场试验结果表明SMES可以有效解决BPA电网中从太平洋西北地区到南加州双回路交流输电线上的低频振荡问。

1987年起，美国核防御办公室(Defense Nuclear Agency,DNA)启动了SMES-ETM(Engineering Test Model)计划，开展了大容量(1~5GWh)SMES的方案论证，工程设计和研。到1993年底，R.Bechtel团队建成了1MWh/500MW的示范样机，并将其安装于加利福尼亚州布莱斯，可将南加里福尼亚输电线路的负荷传输极限提高8%。

此外，美国在小容量SMES研究和应用方面也开展了大量和卓有成效的工作。1988年，SI公司开始进行中小容量(约1~3MW/1~10MJ)和可移动SMES的开发和商业化，以解决供电网和特殊工业用户的电能质量问题。此后，ASC公司在SI的基础上，又提出了分布式SMES(Distributed SMES,D-SMES)等概念，并对诸如改善配电网的电能质量、为对电能质量敏感的工业生产基地提供高质量不间断电源以及提高供电网电压稳定性问题进行了研究。1990~2004年间，SI/ASC公司先后有约20多台SMES投入运行。美国、德国和日本等都提出研制100kwh等级的微型SMES，这种SMES可为大型计算中心、高层建筑及重要负荷提供高质量、不间断的电源，同时也可用于补偿大型电动机、电焊机、电弧炉、轧机等波动负载引起的电压波动，它还可用作太阳能和风力发电的储能等。美国AMSC公司还提出研制一种新的D-SMES，用于配电网的功率调节。目前，美国已有多台微型超导储能装置在配电网中实际应用，美国还将研制100MJ/50MW的SMES安装在CAPS(the Center for Advanced Power System)基地，SMES不仅可以为脉冲功率试验提供能量支撑，而且它的现场师范运行对军用和民用SMES技术的发展都很有意义。

1999年，德国的ACCEL、AEG和DEW联合研制了2MJ/800kWSMES，解决DEW实验室敏感负荷的供电质量问题。日本九州电力公司先后研制了30kJ以及3.6MJ/1MW的SMES，日本的中部电力公司(1MJ)、关西电力公司(1.2MJ)、国际超导研究中心(48MJ/20MW)也分别进行了EMSE的研究工作。

在国内，中国科学院电工研究所、中国科学院合肥分院等离子体物理研究所等单位很早就开始了超导磁体的研究工作，在超导磁体分离、磁流体推进、核磁共振乃至磁约束核聚变托卡马克磁体等方面做了大量工作。进入21世纪后，随着高温超导技术的进步，清华大学研制了3.45kJBi-2223SMES磁体，研制了150kVA的低温超导磁体储能系统并将其用于改善电能质量的实验室研究。2005年华中科技大学研制成功了35Kj/7.5kW直接冷却高温超导SMES实验样机。中科院电工所提出了基于超导储能的限流器方案并研制了实验样机，2006年又启动了1MJ/0.5MVA高温超导SMES的研究项目。