隨著對電力故障非常敏感的計算機和半導體器件的廣泛應(yīng)用，越來越多電力用戶對供電質(zhì)量提出了更高要求。儲能技術(shù)能夠有效地改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量，因此儲能技術(shù)的發(fā)展逐步受到重視。

超導磁體儲能系統(tǒng)（Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES）具有快速吸收、釋放和儲備電能的能力，并且儲能密度高，結(jié)構(gòu)緊湊。這為超導儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)、改善供電質(zhì)量提供了有利條件[1]。近些年來超導儲能成為超導應(yīng)用研究領(lǐng)域的一個熱點。現(xiàn)在微型超導儲能系統(tǒng)已實現(xiàn)產(chǎn)品化。今年， IGC公司的一臺IPQ-750 SMES系統(tǒng)安裝于美國Tyndall*基地，并成功并網(wǎng)運行[2]。

超導儲能磁體作為一種電磁儲能元件，在運行過程中會產(chǎn)生相當強的磁場。一般超導儲能磁體產(chǎn)生的中心場強為104高斯數(shù)量級，但10高斯數(shù)量級的磁場就可以導致一些電子設(shè)備不能正常工作，5高斯的磁場就可能使一個配有心臟起博器的人面臨生命危險[3]。因此，如果不采用相應(yīng)的措施對磁場加以限制和屏蔽，雜散分布于超導磁體系統(tǒng)之外的漏磁場會對周圍環(huán)境帶來不利的影響。要擴大超導磁體儲能系統(tǒng)的應(yīng)用場合，減小超導磁體雜散磁場帶來的應(yīng)用限制，就必須考慮超導磁體系統(tǒng)的磁屏蔽問題。

2.超導儲能磁體及磁場特點

電流在閉合超導線圈中流過時，沒有常規(guī)線圈中出現(xiàn)的焦耳熱損耗，發(fā)熱較少。因此，與常規(guī)線圈相比，超導線圈的運行電流可以達到很高的水平。較高的運行電流就意味著可以產(chǎn)生較高的磁場，這也是大多數(shù)超導磁體不需要鐵磁材料構(gòu)成磁通回路，也能產(chǎn)生強磁場的原因。

超導磁體在運行時會產(chǎn)生具有一定場型分布的磁場，該磁場存儲著一定的電磁能。在能量交換時，超導儲能系統(tǒng)利用的是這個磁場的相應(yīng)電磁儲能，而不是具體的磁場場形，磁場的分布狀態(tài)并不對能量交換起直接作用。因此早期超導儲能磁體設(shè)計的一個基本目標是用盡可能少的超導材料存儲盡可能大的電磁能量。并且在設(shè)計過程中不需要直接考慮磁場的場型。

由于超導儲能系統(tǒng)儲能密度高，整個儲能裝置可以做得相當緊湊。體積小、儲能高是超導儲能系統(tǒng)的一個優(yōu)勢。由于體積小、重量輕，超導磁體儲能系統(tǒng)還具有一定的可移動性。這在某些特殊場合顯得尤為重要。

高場強、能量轉(zhuǎn)換不受場型限制、結(jié)構(gòu)緊湊，這三個特性是考慮超導儲能系統(tǒng)磁屏蔽問題的基本出發(fā)點。

3.屏蔽方法的選取

目前，超導儲能系統(tǒng)的超導磁體主要采用兩種結(jié)構(gòu)形式：螺管線圈和環(huán)形線圈。環(huán)形線圈由于自身的結(jié)構(gòu)特點，在理想狀態(tài)下，線圈產(chǎn)生的磁場*封閉于線圈內(nèi)部，沒有漏磁，實際建造的環(huán)形磁體的漏磁也很小[4]。因而超導儲能系統(tǒng)的磁屏蔽主要是對螺管形式的超導磁體。

螺管型超導磁體已廣泛應(yīng)用于MRI系統(tǒng)中，根據(jù)MRI系統(tǒng)的磁場屏蔽經(jīng)驗，超導磁體有三種可能的屏蔽方式：房屋屏蔽、鐵磁屏蔽和主動屏蔽[5]。

房屋屏蔽要求將超導磁體安裝于位置固定的于磁屏蔽的房間內(nèi)。理想的超導儲能系統(tǒng)應(yīng)該是具有一定的可移動性，并且有時SMES用戶很難單獨提供一個屏蔽房屋以容納超導磁體。從這個角度看，房屋屏蔽不太合適。

簡單地說鐵磁屏蔽就是利用鐵磁材料為磁通提供回路，從而改變其磁場場形，將磁場盡量限制在磁體附近的區(qū)域，達到減小漏磁場的效果。由于超導磁體產(chǎn)生的磁場較強，用普通鐵磁材料進行屏蔽很容易使材料進入飽和狀態(tài)，導致屏蔽效率低，鐵磁材料用量大。這就使整個超導儲能裝置的體積和重量顯著增加，不利于超導儲能系統(tǒng)的應(yīng)用。例如，如果用鐵磁材料屏蔽一個3.43MJ的超導儲能系統(tǒng)，使5高斯等磁密線所包圍面積減小一個數(shù)量級，就要增加16噸鐵磁材料;而對20MJ的系統(tǒng)，則要增加100噸的鐵磁材料[6]?？梢妴渭兊蔫F磁屏蔽不適合超導磁體的磁屏蔽。