报告概述

到 2034 年，全球超导磁能存储系统市场规模预计将从 2024 年的6930 万美元增至1.968 亿美元左右，复合年增长率为 11.0%在 2025 年至 2034 年的预测期内，北美地区占据主导地位，占据了超过 43.20% 的份额，收入299 亿美元。

超导磁能存储 (SMES) 系统将电能存储在超导线圈的磁场中，该磁场维持在低温。该技术的特点是线圈中的电阻损耗可以忽略不计并且功率传输快速；据广泛报道，往返效率超过95％，并且在最佳设计下，接近97-98％，这使得 SMES 成为超导磁能存储（SMES）的工业场景目前由利基商业部署、试点示范和旨在扩大规模和降低成本的持续研究来定义。 SMES 对电网事件的响应时间实际上是瞬时的 - 通常可以在 100 毫秒内提供全功率 - 这使得该技术特别适合频率调节、故障电流限制、电能质量校正和瞬态稳定服务。

市场驱动因素已被确定为可变可再生能源的渗透率不断提高、对快速响应辅助服务的需求增加以及针对超导材料和低温系统的公共研发和创新资金。据估计，全球电网规模的存储需求将大幅增加——国际能源署表示，电力存储容量需要在与深度脱碳目标相一致的情景下，到 2030 年，容量可能增长到近 1500 GW，这凸显了对提供互补持续时间和响应特性的多种存储技术的物质可解决需求。

政府已制定举措和研究计划，以加速先进的磁和超导技术。例如，美国联邦机构继续资助储能研发（2024-2025 年发布了多项招标和 FOA），电力局在 2025 年中期发布的一项具体公告为三个存储技术项目提供了高达1500 万美元的资助，这表明公众对新型存储途径的积极支持。

关键要点

• 超导磁能存储系统市场规模预计到 2034 年将达到1.968 亿美元左右，而 2 年内将达到6930 万美元024，复合年增长率为 11.0%。
• 高温超导体 (HTS) 占据主导市场地位，在全球超导磁储能 (SMES) 系统市场占据超过67.9%份额。
• 高储能占据主导市场地位，占据超过 69.20%份额。
• 工业储能占据市场主导地位，在全球超导磁储能（SMES）系统市场中占据48.4%以上份额。
• 北美在全球超导磁储能（SMES）系统市场中占据主导地位，占据超过43.20% 份额价值约为2990 万美元。

按导体类型分析

高温超导体凭借卓越的效率和更广泛的运行范围，以 67.9% 的份额占据主导地位

2024 年，高温超导体 (HTS) 占据了市场主导地位，在全球超导磁能存储 (SMES) 系统市场中占据了超过 67.9% 的份额。 HTS 导体的强大存在主要归因于它们能够在较高温度下运行（通常在 20 K 至 77 K 之间），这可显着降低冷却成本并提高整体系统效率。这些导体主要由钇钡铜氧化物 (YBCO) 和铋锶钙铜氧化物 (BSCCO) 等材料制成，与传统低温超导体相比，具有更低的能量损耗和更高的电流密度。

基于高温超导的 SMES 系统的需求在 2024 年显着增加，原因是其适合大规模电网应用和可再生能源集成中的快速响应储能。配给。公用事业和工业设施越来越多地采用高温超导线圈，因为它们具有卓越的磁通密度和紧凑的设计，可以实现单位体积更高的能量存储容量。此外，制冷机技术的进步进一步降低了运营成本，使高温超导系统在商业和公用事业规模项目中具有经济可行性。

通过应用分析

高能存储由于其在大规模电网稳定和可再生能源并网中的使用不断增加而占据主导地位，占 69.20% 的份额

2024 年，高能存储占据主导地位，占 69.20% 的份额存储占据了市场主导地位，在全球超导磁能存储（SMES）系统市场中占据了超过69.20%的份额。这种强大的主导地位是由于对先进储能技术的需求不断增长而推动的，这些技术能够支持电网可靠性并平衡可变的可再生能源，例如风能和太阳能。高能量 SMES 系统旨在在短时间内存储和提供大量电力，使其成为负载均衡、电压稳定和系统频率调节等高要求应用的理想选择。

由于其卓越的往返效率（通常高于 95%）以及提供瞬时功率输出的能力，公用事业和工业部门越来越多地采用高能量 SMES 系统。这些系统还集成到可再生能源项目中，以管理突然的电力波动并确保持续供应。对电网现代化的投资不断增加，特别是在北美和东亚，进一步加速了对高能中小企业装置的需求。

根据最终用户分析

由于对不间断和高效供电的需求不断增长，工业储能占据主导地位，占 48.4% 的份额

2024年，我工业储能占据了市场主导地位，在全球超导磁储能（SMES）系统市场中占据了超过48.4%的份额。这种主导地位很大程度上是由于工业设施对可靠、高效和即时能源备份解决方案的需求不断增长。半导体制造、钢铁加工、化工生产和数据中心等行业越来越多地采用 SMES 系统来维持电能质量、最大限度地减少电压骤降并防止电网波动期间设备停机。

随着企业寻求提高运行稳定性和能源效率，SMES 系统在工业应用中的采用加速。 SMES 技术具有独特的优势，例如极快的响应时间（小于 100 毫秒）、高功率密度以及较长的运行生命周期和最小的性能退化。这些功能使其在以下环境中特别有价值即使是轻微的电力中断也可能导致重大生产损失。工业部门对自动化和基于精密流程的日益重视，进一步推动了对 SMES 等稳定、清洁能源存储系统的需求。

主要细分市场

按导体类型

• 高温
• 低温

按应用

• 低储能
• 高储能

最终用户

• 工业储能
• 可再生能源存储
• 其他

新兴趋势

崛起混合和多模式储能架构的研究

SMES（超导磁储能）最近最引人注目的趋势之一是将其集成到混合或多模式储能系统中，而不是作为独立技术。简单来说，SMES 正在与电池、超级电容器配对激励者或飞轮来结合他们的优势并减轻他们各自的弱点。这种方法正在获得关注，因为它让每种技术在速度与容量权衡中“各行其是”。

在混合配置中，SMES 通常处理超快速、短期稳定性任务，例如在微秒内响应电压骤降或频率波动，而电池则负责数小时内的大量能量转移。由于电池系统已经迅速成熟，这种配对越来越被认为是实用的。例如，2024 年，美国新增10.4 GW电池存储容量，使累计公用事业规模电池存储超过26 GW。这一规模表明，电池存储正在成为“批量转移”角色的主导地位； SMES 必须通过关注速度和精度来找到自己的定位。

另一个推动因素：随着数据中心和其他关键负载的快速增长，对微扰的容忍度越来越低。溜冰场。美国能源部报告称，数据中心的电力需求在过去十年中增加了两倍，预计到 2028 年将再增加一倍或三倍。使用 SMES 的混合系统可以在电池或电网重新平衡时充当缓冲器，帮助保护这些敏感负载免受电压骤降、短暂断电或瞬变的影响。

混合趋势的人性化和实用性在于它承认真正的局限性——没有一种技术是完美的。 SMES 本身价格昂贵，并且难以扩展存储时间；电池难以极快地响应；飞轮的能量容量有限。通过将它们结合起来，就会出现一个更有弹性、更高效且成本平衡的系统。从电网运营商的角度来看，这就像让短跑运动员 (SMES) 和马拉松运动员 (电池) 并肩作战，每个人在需要力量时介入。

驱动程序

可再生能源的快速增长和电网不稳定是关键驱动因素

<激发人们对超导磁能存储 (SMES) 系统兴趣的一个主要驱动因素是可再生能源发电的加速增长，这给电网带来了可变性和不稳定性，并且需要超快速响应的存储解决方案。接入电网的太阳能和风能越多，遇到的波动就越大，这就产生了对几乎可以即时注入或吸收电力的技术的需求。

全球范围内，可再生能源发电预计到本十年末将攀升至超过17,000 TWh，比 2023 年的水平增长近90%。随着可变来源的增长，在精细的时间尺度上平衡供需变得越来越具有挑战性。实际上，网格需要能够在毫秒（而不是分钟）内响应的缓冲能力。 SMES 的关键优势恰恰在于：几乎瞬时响应，这使得它非常适合平滑小波动、保持频率或支持关键短暂事件期间的基础设施。

在美国，压力已经显而易见。美国储能市场将在 2024 年新增12.3 吉瓦新增容量（单年增幅最大），预计到 2025 年将再增加15.2 吉瓦。这种快速增长的部分原因是电网运营商越来越重视快速、灵活的存储选项，以稳定太阳能和风能比例较高的系统。与此同时，美国能源部制定了关键设施能源恢复 (CiFER) 计划等资助计划，为三个示范存储项目各提供500万美元资金，以在停电期间为关键基础设施提供支持。

政策激励措施也支持这一趋势。根据美国基础设施投资和就业法案，5亿美元拨款用于长期储能原型和试点，这间接惠及所有先进存储研究，包括中小企业。与此同时，《通货膨胀减少法案》通过为电网储能提供强有力的激励，进一步促进技术中立。根据该法律，约1280亿美元专门用于可再生能源和电网储能部署和激励措施。

限制

高资本和运营成本——主要限制因素

阻碍中小企业广泛采用的最大障碍之一就是成本——无论是在建设还是维护系统在其生命周期内。这些成本主要来自超导材料、低温冷却和抵抗巨大磁应力所需的机械支撑。

超导线材（尤其是高温超导体，简称 HTS）仍然很昂贵。据报道，目前商业批量 HTS 电线的批量价格为每 kA-m（即千安米）150 至 200 美元。分析师经常认为我们确信电力应用的“突破”价格目标将接近50 美元/kA-m 或更低，但我们离这个目标还很远。由于超导线材的成本在资本支出中占主导地位，任何扩大规模都需要大幅降低导线成本，但这一目标尚未实现。

然后再加上低温冷却的成本和能耗。 SMES 系统必须将超导线圈维持在低温下，这需要持续制冷。寄生负载（冷却所消耗的功率）会降低净效率，并增加运营费用。此外，抵抗磁体内部强大洛伦兹力的机械结构必须坚固且设计精良，这会进一步增加成本开销。

另一个维度是规模：提供公用事业规模存储（例如，多个兆瓦时或千兆瓦时）的 SMES 系统需要极长的超导回路或大型线圈结构。一份参考文献建议存储大约d 5GWh 的能量，可能需要直径约 800 m（或等效长度）的超导回路，这需要大量的土地占地面积和复杂的基础设施。如此规模加剧了资本和维护方面的挑战。

机遇

超快功率稳定性中的利基角色

中小企业最大的增长机会之一在于其对功率扰动提供亚毫秒级响应的独特能力，这是很少有储能系统可以比拟的。在电网因可再生能源的变化而日益紧张的情况下，这种速度变得非常宝贵。对于许多公用事业公司来说，电压骤降、负载突然变化或瞬态故障等干扰可能只会持续几毫秒，但如果不立即纠正，它们可能会引发更大的停电。 SMES 可以为电网提供稳定的“减震器”。

以储能预计增长的规模为例：在美国，累计公用事业规模继当年新增10.4 GW产能后，电池储能容量将于 2024 年突破26 GW。与此同时，美国能源部估计，要到 2050 年支持零碳电网，该国可能需要多达 930 GW 的存储容量（包括快速响应型​​和长期型）。这种巨大的规模暗示着 SMES 等专业技术与电池系统共存的空间，特别是在速度比容量更重要的情况下。

政府和公共机构已经在推动电网现代化和弹性。例如，美国能源部的存储未来研究探讨了新兴存储技术如何与未来电网集成。此外，美国 12 个州制定了具有约束力的储能部署目标，例如密歇根州的目标是到 2030 年2.5 GW。这些政策逐渐迫使系统运营商和监管机构重视更快、响应更灵敏的存储选项，而不仅仅是大规模能源转移。

在国际上，各国政府正在资助电网规模的存储项目。在澳大利亚，澳大利亚可再生能源机构 (ARENA) 承诺支持2 GW / 4.2 GWh的新电网存储容量。此类支持涵盖系统灵活性和复原力，而这正是中小企业可以提供独特优势的领域。

区域洞察

在强大的电网现代化和可再生能源并网计划的推动下，北美以 43.20% 的份额引领中小企业市场，价值 2,990 万美元

2024 年，北美美国在全球超导磁能存储（SMES）系统市场中占据主导地位，占据超过43.20%的份额，价值约2990万美元。该地区的领先地位可归因于其对电网可靠性、可再生能源并网以及对先进技术的持续投资的强烈关注。先进的储能技术。

2024 年，美国能源部拨款超过1500 万美元用于储能示范项目，旨在提高电网灵活性和电能质量，其中一部分重点关注超导系统和相关磁性技术。

该地区的工业和公用事业部门越来越多地利用中小企业来实现快速响应的电网稳定和电压支持，特别是在可再生能源渗透率较高的地区。加利福尼亚州和德克萨斯州等州对管理风能和太阳能资源波动的需求日益增长，加速了大容量中小企业原型的部署。

关键地区和国家见解

• 北方美洲
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 德国
  • 法国
  • 英国
  • 西班牙
  • 意大利
  • 欧洲其他地区
• 亚洲太平洋地区
  • 中国
  • 日本
  • 韩国
  • 印度
  • 澳大利亚
  • 亚太地区其他地区
• 拉丁美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 拉丁美洲其他地区
• 中东和非洲
  • 海湾合作委员会
  • 南非
  • MEA其他地区

主要参与者分析

ABB一直是高温超导（HTS）设备在电网基础设施中应用的先驱。例如，ABB 为瑞士一家水力发电厂提供了世界上第一台高温超导故障电流限制器（10.5 kV 时额定值为 1 MVA），以防止短路故障。该公司还签署了开发协议（例如与 American Superconductor 和 EDF），以降低成本并扩展高温超导变压器技术。 ABB 的优势在于将工程规模、电力电子和深度电网级部署能力相结合。

BEST 在生产低温超导体方面处于世界领先地位(LTS)（NbTi、Nb3Sn）和高温超导体。该公司从其位于德国和美国的工厂供应大量超导线材（先进金属超导体每年超过 60,000 公里）。 BEST 还与 ITER 和其他涉及高电流密度超导体的聚变项目签订了数百万美元的合同。

Fujikura 开发了稀土基高温超导体 (HTS)，特别是钇基 2G HTS 带/线。它于 2012 年建造了世界上最大的 YBCO（钇基高温超导）磁体，室温孔径为 20 cm：线长 7,200 m，工作电流 333 A @25 K，存储能量约 426 kJ。该公司正在扩大实际应用（例如电力电缆、线圈），并改善电线长度、临界电流和制造均匀性。

主要参与者展望

• ABB Inc.
• 美国超导公司
• ASG Superconductors SpA
• Bruker Energy & Supercon Technologies
• Fujikur
• Hyper Tech Research Inc.
• Nexans SA

近期行业发展

2024 年，藤仓有限公司报告截至 2024 年 3 月 31 日的财年收入约为 52.8 亿美元，低于约 60.7 亿美元

2023 财年，美国超导公司公布的收入约为 1.456 亿美元，高于 2022 年的 1.060 亿美元。