超导技术的应用前景非常广阔，涉及到电工电力、交通、通信等众多领域。就超导电力技术而言，虽然她还是一个前瞻性的技术，但她是一个具有战略性意义的高新技术。
　　《超导磁储能系统（SMES）及其在电力系统中的应用》的内容主要是作者及其所在的团队在超导技术上所做的研究工作的总结，并就超导技术的发展战略提出了一些自己的看法。书中也广泛综合了国内外的研究资料。全书共分8章，内容包括：绪论、超导应用基础知识、SMES用变流器及其控制策略研究、SMES提高电力系统稳定性、SMES改善电力系统的电能质量、SMES在电力系统的新应用模式研究、35kJ／7.5kw直接冷却高温超导SMES、SMES的发展战略研究等。
　　期望《超导磁储能系统（SMES）及其在电力系统中的应用》能对超导技术工作者、电气工程学科的学生以及电力相关的管理人员、技术人员理解SMES有所裨益，对促进我国超导电力技术的进步起到抛砖引玉的效果。

　　《超导磁储能系统（SMES）及其在电力系统中的应用》：
　　今年是华中科技大学超导电力研究中心成立十周年。回首十年，其感觉是光阴荏苒还是日月如梭？十年来，虽然一直存在着不少困难，但是我们坚持走过来了！如今，超导电力研究中心已经具备开展超导技术应用研究的基本条件。
　　超导技术的应用前景非常广阔，涉及到电工电力、交通、通信等众多领域。就超导电力技术而言，虽然她还是一个前瞻性的技术，但她是一个具有战略性意义的高新技术。美国、日本等已将超导电力技术列为未来的重要发展方向。美国在“GRID2030计划”中将超导技术列为一项骨干技术，美国新一届政府已将超导电网列为未来美国电网的发展方向之一；日本除国家的投入外，东京电力、中部电力、关西电力、九州电力等主要电力公司、东芝、日立、三菱、藤仓、昭和、横河等大型电气设备厂家均在超导电力技术上开展了大量的研究工作。我国也在十五期间在863计划中设立了超导技术专项，支持了一批超导电力技术的研究工作。我们相信随着我国经济实力的增加，我国的超导应用技术必将取得长足的进步；而随着电力工业的发展，包括超导磁储能系统（SMES）在内的超导电力技术将会逐步进入电力行业的视野，在我国未来的电力系统中发挥重要的作用。基于这一信念，作者撰写了这本小书。
　　本书的内容主要是作者及其所在的团队在SMES上所做的研究工作的总结，并就SMES的发展战略提出了一些自己的看法。书中也广泛综合了国内外的研究资料，介绍了超导电力应用所必须的超导基础知识、SMES的工作原理，综述了国内外SMES的发展概况、研究成果。期望本书能对超导技术工作者、电气工程学科的学生以及电力相关的管理人员、技术人员理解SMES有所裨益，对促进我国超导电力技术的进步起到抛砖引玉的效果。
　　全书共分8章。唐跃进撰写第1、7章，并负责全书的构成和定稿。石晶撰写第3、4、5、6章，任丽撰写第2、8章，陈媛绘制了书中大部分插图。由于作者的水平有限，SMES又涉及超导材料、电机与电器、电力系统、电力电子、低温技术等多个学科方向，书中难免有不完善、不妥当乃至错误的地方，敬请读者指正。
　　本书的主要研究工作得到了国家高新技术发展计划（863）项目“高温超导磁储能系统”、“高温超导磁储能系统试验研究”、“基于电压补偿的高温超导电流控制器的动模试验研究”、国家重大基础研究发展计划（973）项目中的“提高超高压交流输电线路输运能力的研究”课题和“分布式储能对微网安全稳定运行的作用机理研究”课题、国家自然科学基金项目“高温超导脉冲功率应用基础特性研究”、中国船舶集团预研项目“超导磁储能系统在舰船电力系统中的应用基础研究”、教育部重点科研项目“现代混合电网安全保障体系中的多元复合储能系统研究”、教育部留学回国人员启动基金等的支持。
　　超导磁储能系统的研究工作也得到国内同行以及兄弟单位的大力支持和协作。“十五”期间，从国家863计划超导技术专项专家组的同行韩征和教授、张平祥研究员、肖立业研究员、闻海虎研究员、古宏伟研究员、王福仁教授处得到了若干技术上的建议，获益良多。在863计划项目“超导磁储能系统”的工作中，得到了浙江大学徐德鸿教授、倪光正教授、西北有色金属研究院冯勇研究员、汪京荣研究院、李成山研究员、中国科学院合肥等离子体物理研究所陈敬林研究员等的鼎力协作；华中科技大学王惠龄教授、文劲宇教授、毛承雄教授、李敬东副教授、海军工程大学的吴刚教授、长沙理工大学的周羽生教授、山东科技大学的戴陶珍副教授等都在863计划项目中付出了辛勤的努力。借此书出版之际，谨向所有的支持者、合作者表示真诚的感谢。
　　华中科技大学的潘垣院士，程时杰院士以及姚宗干教授、梁毓锦教授、招誉颐教授、李劲教授等许多老师对作者给予了极大的鼓励、鞭策和若干具体的帮助、指导。潘垣院士和程时杰院士是我校成立超导电力研究中心的倡导人，也是超导电力技术研究工作的指导者。程时杰院士在百忙之中为本书撰写了序言。中国电力出版社的王晶女士和岳璐女士对本书提出了若干有益的修改意见，也为本书的出版编辑做了大量的工作。谨在此一并表示衷心的谢意。
　　感谢曾经或正在华中科技大学超导电力研究中心学习和工作的硕士研究生、博士研究生以及其他工作人员，书中的若干内容都浸透着你们的汗水！
　　2008年5月7日
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序
前言
第1章 绪论
1．1 电力系统发展所面临的重大课题
1．2 超导电力技术
1．2．1 超导电机
1．2．2 超导电缆
1．2．3 超导变压器
1．2．4 超导限流器
1．2．5 超导磁储能
1．3 超导磁储能系统（SMES）的构成及其工作原理
1．4 SMES在电力系统中的应用途径
1．5 本书内容概述
参考文献

第2章 超导应用基础知识
2．1 超导基础知识
2．1．1 超导体的分类及发展历程
2．1．2 超导体的基本特性
2．1．3 超导体的三个临界值
2．1．4 第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体
2．1．5 超导体内的磁通运动
2．2 超导导线
2．2．1 超导导线的基本形式
2．2．2 低温超导导线
2．2．3 高温超导导线
2．3 超导磁体
2．3．1 超导磁体的种类
2．3．2 超导磁体的电磁特性
2．3．3 超导磁体的应用领域
2．3．4 超导磁体的电磁设计要点
2．3．5 超导磁体的失超保护
2．4 低温技术
2．4．1 低温液体
2．4．2 制冷机
2．4．3 低温容器
2．4．4 真空技术
2．4．5 超导磁体的低温系统
2．5 超导装置的电流引线
2．5．1 电流引线的分类
2．5．2 电流引线的设计要点
2．5．3 电流引线的发展现状及水平
参考文献

第3章 SMES用变流器及其控制策略研究
3．1 SMES用变流器的基本原理和拓扑结构
3．1．1 SMES用电流源型变流器的基本原理
3．1．2 SMES用电流源型变流器大容量拓扑结构
3．1．3 SMES用电压源型变流器的基本原理
3．1．4 SMES用电压源型变流器大容量拓扑结构
3．1．5 SMES用电流型变流器与电压型变流器的比较
3．2 离散化状态反馈解耦控制策略
3．2．1 离散化状态反馈解耦控制
3．2．2 离散化状态反馈解耦控制的数字实现
3．3 SMES用电流源型变流器的控制
3．3．1 电流源型变流器的数学模型
3．3．2 电流源型变流器的控制器设计
3．3．3 仿真分析
3．4 SMES用电压源型变流器的控制
3．4．1 电压源型变流器的数学模型
3．4．2 斩波器的数学模型
3．4．3 电压源型变流器控制器设计
3．4．4 仿真分析
参考文献

第4章 SMES提高电力系统稳定性
4．1 SMES抑制电力系统功率振荡的机理
4．1．1 暂态稳定分析计算的基本假设
4．1．2 含SMES的电力系统功角特性
4．1．3 基于能量函数的SMES控制理论分析
4．2 基于频率和电压调节的SMES控制器设计
4．3 SMES相量模型
4．3．1 相量仿真法及其应用于SMES的可行性
4．3．2 电压源型SMES相量模型的建立
4．3．3 SMES相量模型的仿真分析
4．4 SMES抑制电力系统功率振荡的仿真分析
4．5 SMES改善电压稳定性的基本分析
4．5．1 单负荷无穷大母线系统
4．5．2 负荷静态特性
4．5．3 SMES改善系统电压稳定性的分析
4．6 SMES提高系统稳定性的研究实例
4．6．1 30MJSMES抑制美国西部电网低频振荡
4．6．2 30kJSMES提高水轮发电机稳定性
4．6．3 1kWh／1MwSM：ES用于系统稳定控制
4．6．4 D－SMES改善系统电压稳定性
参考文献

第5章 SMES改善电力系统的电能质量
5．1 电能质量问题
5．2 动态电压恢复器（DVR）及其控制
5．2．1 工作原理
5．2．2 DVR的基本组成部分
5．2．3 DVR的控制策略
5．3 电压暂降的检测方法
5．3．1 检测方法的基本分类
5．3．2 基于瞬时无功功率理论的aqO变换方法
5．3．3 虚拟三相d－q变換方法
5．4 基于SMES的动态电压恢复器的仿真分析
5．4．1 系统仿真参数
5．4．2 检测方法的仿真分析
5．4．3 系统仿真结果
5．5 SM．ES用作不间断电源
5．5．1 后备式SMES－UPS
5．5．2 在线互动式SMES－UPS
5．5．3 双变换在线式SMES－UPS
5．6 研究实例
5．6．1 ASCSMES改善电能质量问题的安装运行实例
5．6．2 日本中部电力公司5Mj／5MVASMES
5．6．3 韩国3MJ／750kVASMES
参考文献

第6章 SMES在电力系统的新应用模式研究
6．1 基于SMES的电流控制器
6．1．1 电流控制器的作用原理
6．1．2 限制短路电流的特性分析
6．1．3 动态潮流控制特性分析
6．1．4 电流控制器技术可行性分析
6．2 基于SMES的双馈风力发电励磁系统
6．2．1 系统工作原理
6．2．2 系统控制方案
6．2．3 仿真分析
6．3 在独立电力系统中SMES的一机多职应用
6．3．1 独立电力系统特性
6．3．2 SMES一机多职概念
6．3．3 SMES磁体两种不同功能的实现方式
6．3．4 多模块超导储能脉冲电流输出实验
6．4 其他应用方式
6．4．1 电力系统状态诊断
6．4．2 超导限流－储能系统
6．4．3 在微网中的综合应用
6．5 本章小结
参考文献

第7章 35kJ／7．5 kW直接冷却高温超导SMES
7．1 SMES的系统组成
7．1．1 高温超导磁体
7．1．2 低温系统和电流引线
7．1．3 功率调节系统
7．1．4 监控系统
7．2 SMEs磁体的设计制作
7．2．1 高温超导线材
7．2．2 高温超导磁体设计
7．2．3 高温超导磁体的杂散磁场分析
7．2．4 高温超导磁体热稳定性分析
7．2．5 高温超导磁体的制作
7．3 SMES的基本特性实验
7．3．1 实验用数据采集系统
7．3．2 系统冷却
7．3．3 超导磁体通流特性
7．3．4 SMES功率调节特性
7．4 SMES抑制电力系统功率振荡的动模实验
7．5 超导磁体动态温度特性
7．5．1 直流充磁试验中磁体的温度特性
7．5．2 开环功率调节试验中磁体的温度特性
7．5．3 动模试验中磁体的温度特性
参考文献

第8章 SMES的发展战略研究
8．1 SMES的发展历程及发展趋势
8．2 SMES的关键技术
8．2．1 广泛应用超导电力的基本条件
8．2．2 超导电力的关键技术课题
8．2．3 SMES的技术课题
8．3 SMES的实验项目与方法
8．3．1 SMES试验前的准备工作
8．3．2 SMES磁体试验
8．3．3 SMES变流器试验
8．3．4 SMES功率调节试验
8．3．5 SMES的系统响应特性试验
参考文献