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电气工程与电力系统自动控制
Electrical Engineering and Automatic Control of Power Systems

阻损耗。飞轮与电动机或者发电机相连，通过某种形式的电力电子装置，可进行
飞轮转速的调节，实现储能装置与电网之间的功率交换。飞轮储能的一个突出优
点就是几乎不需要运行维护，设备寿命长（可完成 20 年或者数万次深度充放能
量过程）、对环境没有不良的影响。飞轮具有优秀的循环使用以及负荷跟踪性能，

它可以用于那些在时间和容量方面介于短时储能应用和长时间储能应用之间的应
用场合。
（四）超导磁储能
超导磁储能系统（SMES）在电力系统中的应用最早是作为一种“削峰填

谷”的调节日负荷曲线的设备提出的，这需要使用储能量为千兆焦耳以上的大
型 SMES，由于技术和成本等众多原因，在未来相当长一段时间内还难以实现，
目前大容量超导磁储能技术主要用于核聚变等需要产生强磁场的科学实验研究领
域。随着电力电子技术的快速发展，超导磁储能技术在电力系统中有了更加广泛

的用途：将超导储能和现代电力电子变换技术相结合，可以实现它与电力系统的
快速高效能量交换，从而以较小的储能容量实现较大的功率调节，在提高电力系
统的动态稳定性和保证供电品质方面有着独特的优势。由于缺乏大功率快速高效
存取电能的器件，目前电力系统严重故障时只能采用继电保护和安全稳定控制装

置切机切负荷实施被动致稳，大面积停电事故难以避免。SMES 技术的进步为电
力系统实现主动致稳提供了可能。美国于 1982 年研制成功 30MJ/10MW 的 SMES
并将其安装在 500kV 高压输电线路上，运行结果表明其可以有效抑制系统低频
振荡和支撑系统电压；日本实施了多项 SMES 研究计划，用以验证 SMES 的高效

储能特性和快速功率调节特性；日本通产省、新能源开发机构（NE—DO）、各
大电力公司（如东京电力、九州电力）、及东芝、日立等公司从 1999 年开始联
合进行具有商业利用价值的 SMES 研发工作，主要用于增强电力系统的稳定性
（15kWh/looMW）和负荷波动补偿及频率控制（500kWh/100MW），已取得显著

进展；美国超导公司（ASC）和美国通用电气公司（GE）自 2000 年起联合推广
用于提高电网稳定性和可靠性的分布式 SMES（pSMES）产品，并在美国多家电
力公司得到应用；韩国也于 2004 年研制成功 3MJ/750kVA 的移动式 SMES。
（五）超级电容器储能

与常规电容器相比，超级电容器具有更高的介电常数、更大的表面积或者
更高的耐压能力。目前，超级电容大多用于高峰值功率、低容量的场合。由于能

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