储能技术 第7章 飞轮、超导与超级电容器.pptx

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第七章飞轮、超导与超级电容器,1,本章概述飞轮储能超导储能超级电容总结与展望,本章概述,飞轮、超导与超级电容器储能的基本概念飞轮储能、超导储能和超级电容器储能作为短时储能的代表储能技术，能够在较短时间内输出更大的能量。

采用这类储能技术，能满足短时间内要求实现不间断和高品质的供电需求。

飞轮储能系统：

通过机械能与电能之间的能量转换实现对能量的存储和释放。

超导储能系统：

通过电磁能和电能之间的能量转换实现对能量的存储和释放。

超级电容器储能系统：

通过双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能实现对能量的存储和释放。

2,本章概述,3,飞轮、超导与超级电容器储能的共同特点瞬时功率大飞轮储能、超导储能和超级电容器储能均具有瞬时功率较高、放电时间短特点。

储能效率高飞轮储能、超导储能和超级电容器储能的能量转换效率均可高达90%左右，有利于实现能量的高效转换和更低的损耗。

循环寿命长飞轮储能、超导储能和超级电容器储能均不涉及化学反应，且储能过程损耗小，因而装置使用寿命长，循环利用次数高。

环境依赖小飞轮储能、超导储能和超级电容器储能均对安装和使用环境的要求较低，且具有对环境影响小、便于维护等优势。

本章概述,飞轮、超导与超级电容器储能的作用提高新能源并网稳定性飞轮储能、超导储能和超级电容器储能均具有瞬时功率较高、响应速度快等特点，可以作为新能源发电厂的辅助服务设施，与大规模可再生能源联合运行，迅速平抑风电、光伏发电的功率波动，保障电网安全。

实现电能灵活调度飞轮储能、超导储能和超级电容器储能均具有使用寿命长、环境影响小、移动灵活等特点。

可自由移动，灵活应用于各短期电能需求场景。

4,7.1飞轮储能,飞轮储能的基本概念飞轮储能系统通过机械能与电能之间的能量转换实现对能量的存储和释放。

在储存能量时，由电机带动飞轮转子加速运转，将输入能量转化为机械能在释放能量时，则飞轮转子减速使系统机械能减小，减小的这部分能量以向外供电的方式实现能量由机械能到动能的转变，进而完成能量的释放,5,7.1飞轮储能,6,飞轮储能的分类,7.1飞轮储能,飞轮储能的技术特点瞬时功率大飞轮储能的瞬时功率较高、放电时间短，因而在瞬时可以输出较大能量，在发射电磁炮和快速启动电动汽车等场景下可以利用飞轮储能的这一特点实现超短时加速。

运行损耗低飞轮储能的能量转换效率可高达90%左右，有利于实现能量的高效转换和更低的热损耗。

7,7.1飞轮储能,飞轮储能的技术特点循环寿命长飞轮储能的使用寿命主要取决于储能系统中电子器件的寿命，一般可以达到20年，且不会受到过充放电的影响。

充电时间短通过电机带动飞轮加速旋转可在数分钟内将飞轮电池充满。

8,7.1飞轮储能,飞轮储能的技术特点对环境影响小相比于化学电池，飞轮储能过程不涉及化学反应，对环境友好。

受温度影响小对温度不敏感，运行较为稳定。

状态易于检测飞轮储能的能量特性与机械运行状态具有直接相关性，可以通过转速等参数测量放电深度和剩余电量。

9,7.1飞轮储能,飞轮储能的基本构成飞轮转子飞轮转子是飞轮储能系统中能量存储的载体，通过转速的变化实现对机械能的存储和释放。

轴承系统轴承的作用是支承转子安全稳定旋转，同时减小飞轮旋转过程中产生的摩擦阻力。

电机系统电机系统用于协调飞轮储能系统的能量转换。

电能变换器电能变换器的作用是转化系统输入的电能，以保证电机需要的电压、电流制式与输入电能的制式一致。

真空室真空室用于维持飞轮转子的真空环境，从而降低空气阻力带来的摩擦损耗，实现能量的高效率存储和释放，并且对飞轮装置起到保护作用。

10,7.1飞轮储能,飞轮储能中的关键技术飞轮转子的设计,J飞轮转动惯量（kgkm2）飞轮的旋转角速度（rad/s）,E飞轮储能系统的储能量（Wh）M实心飞轮圆盘质量（kg）r圆盘旋转半径（m）v圆周线速度（m/s）,11,7.1飞轮储能,12,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术飞轮转子的设计,13,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术飞轮转子的设计飞轮可达到的最大转速受到本身材料性能的限制，转速过高可能引起转子出现裂缝等问题从而造成安全事故，选择比强度（/）高的材料可以提高飞轮转子的最高转速。

14,7.1飞轮储能,15,飞轮储能系统中的关键技术轴承系统的设计轴承系统具有减小运行过程中的摩擦和支撑作用，对轴承系统的设计和选择是除飞轮转子材料之外，影响飞轮运行转速和飞轮储能系统能量转换效率的另一重要因素。

轴承系统主要分为两大类：

机械轴承磁悬浮轴承基于有无磁力控制下，可分为主动轴承和被动轴承；伴随半导体、永磁体的发现，还可细分为永磁轴承、超导体磁轴承和电磁轴承。

7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术轴承系统的设计机械轴承在飞轮储能系统中，主要的机械轴承为滚动和滑动轴承，其在系统中具有保护作用，而其他材料的轴承如陶瓷轴承则用于一些特殊的系统中。

优点：

机械轴承的结构紧凑、易于安装和拆卸，由于具有适于规模化生产的标准尺寸，维修也较为方便。

缺点：

机械轴承在运行过程中摩擦力大，因而也带来了较大的运行损耗，当用于高速飞轮储能系统中时寿命折损问题较为突出。

16,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术轴承系统的设计磁悬浮轴承-被动磁轴承在磁悬浮轴承中，没有磁力控制的一类轴承被称为被动磁轴承，其主要依靠磁场本身实现悬浮，不能实现对磁场强弱的调节。

被动磁轴承包括永磁轴承和超导磁轴承两种形式。

永磁轴承：

永磁轴承利用永磁体同性相互排斥、异性相互吸引的原理实现定、转子之间的悬浮。

超导磁轴承：

通过超导电流在超导体内部产生的与外部磁场大小相等、方向相反的感应磁场与磁体的磁场相互抵消，使超导体所受磁力的合力为零，因而能够稳定在悬浮状态,17,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术轴承系统的设计磁悬浮轴承-主动磁轴承主动磁轴承又被称为电磁轴承，其主要原理是利用电流控制磁场的大小进而实现对轴承的稳定悬浮控制。

改变电磁铁中的电流可以对电磁铁产生的电磁力大小进行控制，同时利用传感器实时监控轴承的位置变化情况；通过引入闭环负反馈控制，将观测到的位置和电流信号传入控制系统中，实现对输入电流大小的及时调整，直至轴承与转轴之间能够稳定悬浮为止。

18,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术轴承系统的设计组合式轴承为进一步实现各种轴承系统的优势互补，组合式轴承系统也应运而生，通过采用组合轴承的方式以达到机械轴承和磁悬浮轴承优势互补的效果。

在组合中可以依据轴承的特点和实际工程需要，将其中一种轴承作为主轴承、而另一种作为辅助轴承，也可以分别充当轴向和径向轴承的角色，从而兼顾两者的优势。

19,7.1飞轮储能,飞轮储能中的关键技术电机系统的设计电机系统具有电动机和发电机的双重属性，是完成飞轮储能充电和放电过程中不可或缺的关键装置。

在充电模式下，电动机带动飞轮转轴不断加速运转，直至达到最大转速；在放电模式下，飞轮转速随着发电机对外输出电能而不断降低。

在电机的设计或选择中需考虑以下因素：

电机成本空载损耗输出特性转换效率调速范围,20,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术电机系统的设计目前飞轮储能系统中的主流电机包括：

异步电机,磁阻电机,永磁电机,21,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术电能变换器控制技术电能变换器可辅助电机实现能量在不同形式之间相互转换将电能转化为机械能：

对飞轮储能系统输入能量，电力电子转换器对输入的电流进行调整，通过AC-DC转换驱动电机使飞轮的转速增加，并确保飞轮安全和可靠运行；将能量以机械能存储：

飞轮以恒定不变的较高转速运行以储存动能，此阶段为飞轮储能的能量保持模式。

将机械能转化为电能：

飞轮储能系统向外释放能量，当能量通过电网供给负载时，需要通过电力电子转换器将释放的电能进行调整，使其与电网电压保持同步后回馈至电网进而供给负载。

22,7.1飞轮储能,飞轮储能系统中的关键技术真空室与冷却系统在飞轮高速旋转的过程中，能量的损耗不仅包括机械摩擦损耗，还包括运行中的空气阻力摩擦损耗。

为了尽可能减小空气阻力带来的风阻，通常需要将飞轮放入真空室内从而降低风阻，以保证设备的安全运行和降低事故的发生。

目前面临的技术问题：

如何在降低风阻和维持较高的散热性能之间达到平衡？

真空室的密封性,飞轮储能的散热能力,23,7.1飞轮储能,飞轮储能的应用不间断高质量供电若电力因故障中断持续5秒左右，传统的备用柴油发电机需要10秒左右才能为电力负荷供电，在此阶段可由飞轮储能不间断电源系统为负荷提供数十秒的高质量短时电力保障。

脉冲功率供电在对核聚变能的研究中，需要向磁场线圈供电以产生和维持磁约束实验环境，此实验对电源的功率要求较高，采用大型飞轮储能机组可实现大容量、短时的供电。

24,7.1飞轮储能,飞轮储能的应用机车能量再生利用在车辆起动时，飞轮储能输出的机械能转化为电能后，再通过供电实现电能到车辆动能的转化；在制动时通过再生制动将车辆动能转换成电能，并通过带动电机转动提高飞轮速度从而实现飞轮系统的储能，达到能量回收的目的。

车辆动力电池采用飞轮储能系统替代传统内燃机作为车辆动力电池的想法，源于人们对能源日益短缺和环境污染问题的重视。

25,7.1飞轮储能,飞轮储能的应用电网辅助调频服务电网的电力供应和需求需要在任意时刻达到平衡，否则将引起电网电压频率出现波动，影响用电设备和电力设施的安全稳定运行。

常规的电网频率调节方式如抽水蓄能电站、火电站等功率调整方式无法实现对电网频率快速波动的及时响应。

飞轮储能则具有充放电时间极快、功率密度大等优势，可以满足电网的调频需求。

26,7.1飞轮储能,27,飞轮储能的发展前景飞轮转子的性能改进未来提高飞轮储能运行效率的关键方向在于通过对复合材料的选择、加工以及结构设计与制造等一系列飞轮转子制造流程进行改进。

高速电机的研究未来高速电机的研究在于如何在提高电机转速的同时兼顾电机的散热、强度以及损耗性能。

新型磁轴承的发展对于大容量飞轮储能的轴承系统，如何在减少损耗以提高运行效率的同时降低运行成本是主要的发展方向之一。

模块化的运行技术在模块化运行技术中，如何提升飞轮储能系统的功率和放电时间是未来飞轮储能系统大型化的主要发展方向之一。

7.2超导储能,超导储能的基本概念超导储能系统，是通过超导体中的电磁能和电能之间的能量转换来实现能量存储和释放的储能装置，主要可以分为储能和释能两个基本工作过程：

储能时，将电网交流电转换为直流电存储到超导线圈中，电能在该过程中转化为超导线圈的电磁能。

释能时，超导储能系统将储存的电能经控制变流器传输至负载，超导线圈中的电磁能在该过程中重新转化为电能。

28,7.2超导储能,超导储能的分类,超导储能,超导体的功能定位,飞轮储能系统,超导磁储能系统,超导体的临界温度,低温超导储能系统,高温超导储能系统,29,7.2超导储能,超导储能的特点功率密度大用于储能的超导线圈的工作电流可达数百安甚至上千安，其功率密度非常高。

响应速度快电磁能到电能的转换过程非常便捷，响应速度可达ms级。

使用寿命长超导储能系统在运行过程中不涉及电化学反应，除了真空和制冷系统外没有机械接触带来的损耗，因而装置使用寿命长，循环利用次数高。

30,7.2超导储能,超导储能的特点储能效率高导线圈运行在超导状态时电阻为零，因而不存在导体发热引起的热损耗，所以能在长时间内无损耗地储存能量，其储能效率超过90%。

环境依赖小相比于抽水蓄能等储能技术，超导储能对安装和使用环境的要求较低，且具有对环境影响小、便于维护等优势。

运行控制灵活由于超导储能可以独立地在大范围内选取其储能与功率调制系统的容量，因此可将其建成大功率和大能量系统。

31,7.2超导储能,超导储能工作原理工作原理超导储能装置工作时，需先在超导线圈内储存一定的能量，再通过控制变流器实现与外部的功率交换。

超导储能系统中的超导线圈在超导态电阻为零，通入直流电流时不会产生焦耳热损耗。

因此，为了提高能量转化效率，超导储能采用直流供电方式。

E电磁能（J）L超导线圈电感（H）I超导线圈电流（A）,32,7.2超导储能,超导储能构成超导线圈超导线圈因其通入电流后会形成磁场而又被称作超导磁体，是超导储能系统中的核心部件。

超导线圈电流密度大、几乎无损耗，因而由超导线圈构成的超导储能系统的储能密度在108J/m3量级。

变流器超导磁储能所采用的AC/DC变流器实现了超导线圈和外部交流电网之间的连接，是超导储能系统与电网之间功率交换的桥梁。

变流器采用由电力电子器件组成的开关电路，从电路拓扑结构角度来看，主要包括电压型和电流型两大类。

33,7.2超导储能,34,超导储能构成失超保护系统超导体的运行状态受到电流、磁场及温度等因素的影响，一旦不能满足超导条件，将会失去超导状态，即发生失超问题。

发生失超的导体部位会存在电阻特性。

在有较大电流流过时，由于导体的焦耳热效应会使得局部温度过高。

当相邻部位的温度也超过超导材料的临界温度时，就会导致整个导体都由于温度过高而失超。

（1）失超原因：

由于超导材料具有各向异性，使得超导材料的局部性能可能存在缺陷，如：

临界温度较高等。

除了超导材料本身的缺陷，系统线路中的线路干扰和导线受磁场力作用下的运动等一些外部干扰也会引起失超的发生。

此外，超导线圈中的电流突然升高时可能会破坏维持超导的电流条件，从而发生失超现象。

7.2超导储能,35,超导储能构成失超保护系统

（2）失超检测：

通过对系统中的环境变化如温度、压力等因素进行测量，可以检测失超是否发生。

目前的失超检测方法主要有以下几种：

温度测量：

超导体发生失超时，零阻态会转变为一般状态，由于电流的焦耳热效应导致温度升高。

因此通过监测超导体各部位是否有明显的局部温度升高现象，可判断是否发生失超。

气压测量：

超导体发生失超时超导线圈会发热，气体吸热后体积膨胀使得冷却系统中的气压增大，因此通过压力传感器检测压力的变化可判断是否发生失超。

7.2超导储能,36,超导储能构成失超保护系统电压测量：

超导体发生失超时，导体线圈具有电阻，通过测量线圈电压的变化可作为是否发生失超的判断依据。

该方法与温度测量法类似，需在各个线圈上设置传感器，检测成本相应偏高。

桥式电路测量：

在超导磁体的中心安装一个抽头，与两个电阻和一个电流计组成一个桥式电路。

失超发生时，电流计偏转。

桥式电路检测法安装和使用较简单.不需要电压传感器。

需要指出的是桥式电路的灵敏度非常高，易受噪声信号干扰。

超声波信号测量：

用超声波信号对冷却系统的输入输出状态进行检测，通过其传递函数的变化情况判断失超。

7.2超导储能,超导储能构成失超保护系统（3）失超保护：

对超导磁体采取有效的保护措施以保证设备安全可靠运行，保护的主要目的是转移失超磁体中的电流从而避免焦耳热在线路上的释放。

主要保护手段有如下四种。

A.并联外部电阻保护：

将超导体与电阻R并联，正常状态下超导体的电阻为零，相当于电阻R被短路；当超导体发生失超时，将开关断开，由线圈与电阻R构成闭合回路，从而释放电能，电阻R越大，其放电速度也越快，避免了超导体本身温度过高。

37,7.2超导储能,超导储能构成失超保护系统,38,7.2超导储能,超导储能构成失超保护系统C.内部分段并联电阻保护：

引入一系列电阻与超导线圈进行分区并联，当其中的一部分线圈失超时，与该段并联的电阻会释放能量从而使相邻段的超导线圈也发生失超，从而将能量释放。

D.并联二极管保护：

当失超发生时，二极管导通，超导线圈通过二极管续流，能量在线圈内部释放。

39,7.2超导储能,超导储能构成冷却系统为了保证超导体稳定维持在超导态，无论是低温超导材料还是高温超导材料，都需要将其置于低温冷却环境中。

超导磁体冷却流程制冷机的一级冷头对电流引线和冷屏实施冷却，二级冷头则通过导冷板、导冷杆和导冷片对磁体进行传导冷却。

超导磁体冷却途径液体冷却和直接（传导）冷却。

液体冷却操作不够简便、需花费较高成本。

直接冷却较为方便快捷，但是需要通过消耗额外能量维持制冷机的正常运转。

40,7.2超导储能,41,超导储能构成控制系统超导磁储能系统的突出优势在于对功率快速交换的实现，同时还可以实现四象限范围内独立运行功率交换。

因此，控制系统需保证其控制器设计与控制策略使得超导磁储能系统平稳接入电网，并根据需求改善电力系统性能，从而最大程度地发挥超导储能系统的突出优势。

目前的控制策略主要可分为以下几类：

基于物理模型的控制方式。

例如经典PID、变参数PID、局部线性化、反馈线性化、变结构控制和自适应非线性控制等。

综合控制方式。

包括模糊控制、人工神经网络控制、遗传算法和专家控制系统等。

7.2超导储能,超导储能工作流程,42,7.2超导储能,超导储能的应用平滑可再生能源出力超导储能具有响应速度快、功率密度大的优势，可作为可再生能源与电网之间的“能量缓冲器”，在提高能量利用率的同时平滑可再生能源的出力。

提高电力系统稳定性超导储能具有快速响应的优势，可在由可再生能源并网引起系统短时功率不平衡的情况下弥补不平衡功率，亦可维持微电网的暂态功率平衡。

43,7.2超导储能,超导储能的发展前景大容量高温超导磁体将多个高温超导磁体进行并联，可实现电流高达千安级别的大容量高温超导磁体技术，由于材料差异可能导致电流分配不均，甚至发生失超，因此需重点考虑高温超导材料选择。

超导磁储能低温高压绝缘超导磁储能在充放电的过程中会产生交流损耗，温度升高可能导致制冷剂中产生气泡。

使得高压产生的强电场下会使系统的绝缘结构发生变化，从而对绝缘性能产生重要影响。

超导储能在线监测与控制临界失超状态下的超导磁体所发出的失超电压信号比正常状态下较为微弱，如何将微弱的信号从高频高压方波脉冲信号中提取出来也成为失超预警与保护的关键。

高效低温制冷系统超导磁体必须工作在低温状态下才能保持超导状态，高效率的低温杜瓦和制冷机等冷却设备与降低低温制冷系统的损耗是维持低温环境的关键。

44,7.3超级电容,超级电容概述超级电容器又名电化学电容器，是一种主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能的新型储能装置。

与传统的化学电源不同，超级电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的电源，既具有电容器快速充放电的特性，又具有电池的储能特性。

45,7.3超级电容,超级电容的基本概念在众多的储能器件中，超级电容器具有优良的脉冲充放电性能，功率密度高于蓄电池，能量密度又高于传统电容。

此外，超级电容器充放电效率高（大于90%），寿命超长（百万次以上），适用温度范围宽（-4070C）。

超级电容器在电力、工业、交通等领域，包括现今广泛应用的移动电子设备、电力系统的元器件和新能源汽车下一代能量储存系统等方面，取得了不少商业化的应用。

46,7.3超级电容,超级电容的分类,47,7.3超级电容,超级电容的特点,48,7.3超级电容,超级电容的特点环境适应性强受到温度的影响较少，温度适应范围较宽。

环境污染小不涉及重金属等对环境有害的化学原料，对环境造成的污染很小，是一种绿色环保的储能装置。

维护成本低深度充放电次数较高，在标准范围内可以达到150万次充电。

49,7.3超级电容,超级电容的特点能量密度低在储存能量相同的情况下，超级电容的能量密度仅为铅酸电池等的20%左右，而超级电容在体积、质量和占地面积方面都比蓄电池大很多，因而带来了更大的运行成本。

端电压波动性强在充放电过程中超级电容端电压会不断变化，需要额外配置电力电子器件保证输出电压的稳定。

50,7.3超级电容,双电层电容器的工作原理双电层电容器通过电极与电解液形成的界面双电层来收藏电荷从而实现能量的储存。

在外加电场作用下，电极之间形成由正极指向负极的电势差，电解液中的阴阳离子在电场力作用下向具有相反极性的电极移动。

当正极聚集大量阴离子、负极板聚集大量阳离子时，在电极表面与电解液之间形成了两个集电层,51,7.3超级电容,双电层电容器的工作原理充电过程正极电势提高而负极电势降低，界面上的电荷也相应地增加或减少。

撤掉外电场后，电荷受到极板的吸引力，因此电解液中的阴阳离子不会离开双电层，从而可以维持两极板间电势差的稳定，实现电容的充电过程。

放电过程在双电层电容器放电过程中，极板上的电子经过外部负载电路回到正极实现电荷中和，从而破坏了原来的双电层结构，使得极板电势差逐渐降低。

此时，阴阳离子也重新回到电解液中，实现电容的放电过程，放电持续至电势差降为零即结束。

52,7.3超级电容,双电层电容器的工作原理,53,7.3超级电容,解：

由电容计算公式得：

可见其电容值远高于传统物理电容器该超级电容储存能量为：

54,7.3超级电容,法拉第电容器的工作原理法拉第电容器又被称为赝电容器。

不同于双电层电容，法拉第电容通过化学反应实现储能。

充电时，对电容器施加外电压，电解液中的离子迁移到电极表面，并通过氧化还原反应进入活性物质中，从而实现电荷的储存；放电时，活性物质体相中的离子又通过氧化还原的逆反应进行脱嵌而回到电解液中。

同时，储存的电荷得到释放，在外电路形成电流回路,55,7.3超级电容,超级电容的应用电气化交通领域目前超级电容在轨道交通领域中的应用相对较多，包括列车再生制动能量回收储能系统、内燃机辅助启动、混合动力动车机组等。

新能源电力系统领域超级电容作为一种储能元件，同样也可用于应对风电、光伏等可再生能源出力不确定性问题。

超级电容具有短时响应快、瞬时功率大的优势，在可再生能源出力出现波动时，通过对超级电容快速充放电将电力系统的电压频率控制在标准之上，防止设备因此造成损毁或进一步扩大电网故障范围。

56,7.3超级电容,超级电容的发展前景新型高性能电极材料双电层电容双电层电容所用的电极材料电导率高、成本低廉、功率密度高，如何有效克服其比电容小、能量密度低、可选择空间较小等不足，是提高双电层电容发展潜力的未来方向。

赝电容赝电容所用的电极材料能量密度高，如何有效克服其可选择空间较小、材料利用率低低、稳定性差等不足，是未来提高赝电容发展潜力的方向。

特殊功能超级电容器混合型超级电容混合型超级电容常以赝电容电极材料为正极，双电层材料为负极，结合了两者的储能机理，由于其具有较高的比电容和能量密度，成为近年来研究的重点。

固态超级电容,固态超级电容具有环境友好、稳定性高、轻便等优势，并且具有柔性、可穿戴性，拓宽了超级电容的应用范围。

57,总结与展望,58,飞轮储能：

飞轮储能系统储能时，通过电动机带动飞轮旋转，将电能转化为动能进行快速存储，并在需要的时候将动能转换为电能实现能量释放；飞轮储能具有能量密度大、充电时间短等优点；飞轮储能装置由飞轮转子、轴承系统、电机系统、电能变换器以及真空冷却系统构成；飞轮储能可以用于不间断供电UPS系统、脉冲功率电源等领域。

总结与展望,59,超导储能：

超导储能系统利用超导线圈通入电流转化为电磁能的形式存储能量，在需要时可以通过对开关的控制实现能量向外输出；超导储能具有储能效率极高、储能密度高等优点，同时也存在储能材料价格较高的缺点；超导储能装置由超导线圈、失超保护、冷却系统、变流器、控制系统等组成；超导储能系统在电力系统中具有稳定系统频率和电压的作用。

总结与展望,60,超级电容：

超级电容是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的储能装置，通过电极与电解液形成的界面双电层来收藏电荷从而实现能量的储存；超级电容在充放电效率、功率密度、循环使用寿命等方面则具有非常优异的性能；超级电容按照储能原理分为双电层电容器和法拉第电容；超级电容可应用于瞬间大功率供给、车辆再生制动能量回收、汽车优化控制、新能源电力系统及电网的电能质量改善等多领域多环节中。