超导电缆的发展情况
全球领先！输电量飙升9倍！世界最长高温超导输电缆在上海投运
全球领先！输电量飙升9倍！世界最长高温超导输电缆在上海投运作者：@天涯爱科学近日，多家媒体都报道了一条令人兴奋的消息：世界最长高温超导输电线路缆商业化示范段于12月22日在上海正式投运，按原计划成功实现输送电。
这是目前世界上距离最长、输送容量最大、全商业化运行的35千伏超导电缆输电工程。
什么叫做高温超导呢？超导大家都已经很熟悉了，1911年发现超导体时，世人就被其奇特的性质所吸引：零电阻，反磁性，和量子隧道效应等。
但在此后很长的一段时间内，所有已发现的超导体都只是在极低的温度23K下才显示出超导性质。
23K为绝对温度，相当于-250°C左右，这种温度在现实生活中很难达到，因此，其实用意义不大。
由于工业上比较容易得到的低温介质是液氮，而氮的沸点为-196°C（77K）。
所以，科学上把77K这个临界温度称为“温度壁垒”，直到1987年90K超导体的发现，才第一次实现了液氮温度（77 K）这个温度壁垒的突破，此后，超导材料的实用性才逐渐得以实现。
现在所说的高温，是指77K，即-196°C，这是相对于过去20多K而言的，并非是大家所理解的日常温度甚至几百度。
那么，如何在-196°C下实现超导输电呢？我们看看下图就可以明白了。
高温超导电缆如图所示，液氮从内管向外管流动，超导材料则套在内外管之间，当液氮流动时，超导材料就会得到冷却。
上海市35千伏公里级超导电缆示范工程主要有以下4个特点。
一、长度达到公里级全长1.2公里，为世界最长。
由于冷却条件及材料等限制，过去高温超导线路一直都很短，只能在数十米至百米左右的长度下运营。
国内过去一个比较成功的案例是上海宝钢集团示范工程，该工程在2013年建成，运营长度仅为50米。
虽然长度有限，但是连续多年的稳定运行为后续其它工程积累了宝贵的经验。
上海宝钢超导示范工程在这个基础之上，超导电缆运营长度不断取得突破，今年9月份，深圳市向大湾区第一高楼深圳市平安金融中心供电的一条超导电缆更是长达400百米，创下了国内最长记录。
超导电缆技术在电力工程中的应用
超导电缆技术在电力工程中的应用随着现代社会的快速发展，电力工业发展迅速，对能源的要求越来越高，国家工业制造发展战略中也有着“智能制造、科技创新”发展理念，而在电力工业中，超导电缆技术的出现为电力工程的发展注入了新的动力和希望。
超导电缆技术，是指将超导材料应用于电力输配电系统，以代替传统输配电线路中的铜/铝线缆，达到小电阻、无电磁干扰、低损耗、高效率的目的，为提升电力传输效率、降低能耗等方面提供了巨大的帮助。
那么，超导电缆技术究竟能在哪些方面产生应用呢？一、用途广泛：超导电缆的多重应用超导电缆技术目前应用范围非常广泛，涉及城市电网、铁路电力、新能源、科研等多个领域。
在城市电网中，超导电缆可以替代传统的变压器和线缆，提高电力输送效率，降低电网投资和运行成本。
在铁路电力方面，超导电缆可以替代传统轨道供电系统，提高供电效率，降低车辆运行噪音。
在新能源领域中，超导电缆可以提高风力、太阳能等新能源转换效率；在科研方面，超导材料广泛应用于核聚变、宇宙空间探测等领域。
二、技术上的优势：超导电缆的优点超导电缆技术的出现，为电力工程带来了很多创新。
超导电缆具有以下几个方面的优点：1.超导电缆的电阻极小：超导电缆采用的是低温超导材料，在低温下能够表现出超导性质，电阻可以降至接近于零，大大提高了电能的传输效率。
2.超导电缆的直流输电效率更高：传统的铜/铝输电线路由于电阻较大，无法达到直流电输送的效果，而超导电缆几乎无阻力，可以达到直流输电的高效率状态。
3.超导电缆的运行环境特殊：超导电缆需要低温环境才能发挥超导能力，因此需要在特殊的低温环境下运行。
但是，由于超导材料的热容极小，所以超导电缆的低温环境要求并不高，普通的液氮就可以满足要求。
三、市场上的趋势：超导电缆应用前景广阔随着电力工程的不断发展，超导电缆技术也在应用领域不断拓宽。
在不久的将来，超导电缆技术将成为电力工程领域中的重要技术之一。
根据国际超导技术协会的数据，市场运用超导技术的领域正在逐步拓展，未来五到十年中，液氮超导技术的市场需求将迅速增长，市场规模的增长将持续到21世纪中叶。
超导材料及其应用的发展前景
超导材料及其应用的发展前景超导材料是指在超过它们的超导临界温度下表现出零电阻和磁通量排斥效应的材料。
自从1950年代发现铜氧化物高温超导材料以来，超导材料的研究一直在不断发展。
随着科学技术的发展，越来越多的超导材料被发现出来，同时它们的应用也越来越广泛。
在未来的发展中，超导材料将会在磁共振成像、能源传输、储存和转换、电力设备、计算机等领域的应用中发挥重要作用。
一、超导材料的分类超导材料通常按照转变温度的高低、材料的组成结构、材料的形态等方面进行分类。
其中最常用的分类方法是按照转变温度的高低来分类，即低温超导材料和高温超导材料。
1、低温超导材料低温超导材料的转变温度一般都在20K以下，其中最具代表性的是铜钛氧化物（YBa2Cu3O7-x）。
低温超导材料常用于精密测量和超导磁体等领域。
2、高温超导材料高温超导材料的转变温度可以达到室温以下，其中最常用的是铁基超导体，比如LaFeAsO1-xFx。
高温超导材料由于其转变温度较高，应用范围更为广泛，如便携式磁共振成像设备、高速列车、飞行器等。
二、超导材料的应用1、磁共振成像技术磁共振成像（MRI）技术是利用磁共振效应来观测人体和动植物体内部的结构和功能。
磁共振成像技术常用的超导材料主要是铜氧化物高温超导体，它具有良好的超导性能和磁性。
使用超导磁体可产生高强度的磁场，提高磁场的质量和均匀性，从而提高MIR成像的分辨率和灵敏度。
2、能源传输、储存和转换由于超导材料的零电阻和超导电磁特性，它们可以用于传输电能和储存电能。
超导材料可以用来制造高速、高效率、低损耗的电缆，可降低余热损失并加速传输速度。
此外，超导能量储存和转换技术是利用超导材料制造超导磁体、超导电感器和超导电池等，使能量的转换和储存过程更加高效和可靠。
3、电力设备超导材料的应用在电力设备上有很多，如超导电缆、超导电阻、超导变压器等。
其中最常用的是超导电缆。
与普通铜缆相比，超导电缆能够提高电线的电流承载能力，同时减少电能输送过程中的电流损耗。
超导输电技术发展现状与趋势
超导输电技术发展现状与趋势摘要：由于我国电力资源与负荷资源分布极度不匹配，电力的远距离输送不可避免，特别是未来可再生能源的规模开发与利用，将会进一步加剧这种不匹配的格局，大规模的电力远距离输送在我国尤其重要。
超导输电技术是实现大规模电力远距离输送的潜在解决方案之一，近年来在国际上得到了较快发展，我国也有了很好的研究开发基础。
该文对我国超导输电技术的需求进行了分析，介绍了国内外超导输电技术发展的现状，分析了超导输电技术发展趋势，并提出了有关发展对策与建议。
关键词：超导输电技术，发展现状前言：随着化石能源的日益枯竭以及日益增长的环境压力等因素的驱动，人们已经认识到必须大力发展可再生能源，并逐步实现可再生能源替代化石能源的新能源变革［。
近年来，欧洲、美国和中国等国家的可再生能源发展十分迅速，装机容量增长速度年均超过 20% 。
2009 年，欧盟国家新增的电力装机中，可再生能源发电装机已占到62%以上［4］，超过了传统能源发电的新增装机。
随着技术不断进步，可再生能源发电的单位成本呈逐年下降趋势。
根据欧洲、美国和日本等发达国家和地区的预计，到2020 年，光伏发电基本上可以实现平价上网。
2011 年，欧洲可再生能源委员会出版了一份名为《Ｒe-thinking 2050》的报告报告预测: 按照目前欧洲可再生能源的发展速度，到 2020 年，欧洲新增的电力装机将全部来自可再生能源; 报告也大体勾画了到 2050 年实现100% 可再生能源供应体系的路线图。
2011 年 1 月份，德国环境咨询委员会提交了一份名为《建立一个 100% 的可再生能源电力系统》的报告，该报告得出结论，到 2050 年，德国电力 100% 由可再生能源供应是可能的。
世界观察研究所的报告认为］: 到2050 年，中国可再生能源将达到总能源需求的40% ～ 45% 。
由此可见，可再生能源将在未来得到快速发展，而化石能源的比重将逐渐降低。
一，超导输电技术的优势超导输电技术是利用高密度载流能力的超导材料发展起来的新型输电技术，超导输电电缆主要由超导材料、绝缘材料和维持超导状态的低温容器构成，图1 和图2 分别是常温电绝缘和低温电绝缘的超导输电电缆的示意图。
超导技术发展现状
超导技术发展现状
超导体是指在低温下电阻消失并表现出其他独特性质的材料。
自从超导现象被首次发现以来，超导体的发展一直在不断进行，涉及到材料科学、物理学和工程学等多个领域。
以下是当前超导体发展的一些主要趋势和进展：
高温超导体的研究：高温超导体是指在相对较高的温度下表现出超导性质的材料。
这类材料的发现已经引起了广泛的兴趣和研究。
目前最高的高温超导体工作温度超过了-100℃，这种
材料的发展有望应用于电力输配、磁悬浮、医疗等领域。
新型超导材料的发现：除了高温超导体，还有一些新型超导材料也在被研究和开发。
例如，石墨烯、二维材料和拓扑绝缘体等材料的超导性质也受到了关注。
这些新型材料的发现有望为超导体应用领域带来新的可能性。
超导体应用的拓展：超导体目前已经在医疗、磁共振成像、磁悬浮列车、超导电缆、超导电动机等领域得到了广泛应用。
未来，超导体在电力输配、能源存储、航空航天等领域的应用也有望得到拓展。
超导技术的进步：随着超导材料和应用的不断发展，超导技术也在不断进步。
例如，超导磁体的制造技术、超导电缆的绝缘技术和超导电机的设计等都在不断优化和改进，以满足各种应用需求。
总之，超导体发展的前景广阔，其在能源、交通、医疗等领域的应用前景十分广阔。
未来，随着技术的不断进步和新型材料的发现，超导体有望成为更多领域的重要技术和应用。
超导材料及其应用技术发展趋势
超导材料及其应用技术发展趋势超导材料是一种具有极低电阻和强磁性的材料，在低温下能够将电流无损耗地传导。
自从超导现象被发现以来，超导材料的研究和应用一直备受关注。
本文将探讨超导材料的发展历程以及其在不同领域的应用技术发展趋势。
超导材料的发展历程可以追溯到1911年，荷兰物理学家海克·卡末林发现了水银在极低温度下的超导现象。
此后，人们陆续发现了其他物质也具有超导性质，包括铅、铝和锡等。
然而，这些传统的超导材料需要极低的温度才能显示出超导性，这限制了它们的实际应用。
在1986年，德国物理学家J. G. Bednorz和K. A. Müller发现了高温超导现象，他们在晶体中发现了超导性。
这一发现引发了超导材料领域的革命性突破，也被誉为第二次超导热潮。
高温超导材料的发现使得超导材料的研究变得更加广泛和有意义。
此后，许多高温超导材料陆续被发现，例如铜氧化物和铁基超导体。
这些材料的超导临界温度大大提高，使得其在实际应用中更具潜力。
随着对超导材料的研究深入，其应用技术也在不断发展。
目前，超导材料已经在多个领域得到广泛应用。
在能源领域，超导材料被用于开发超导电缆和超导发电机。
超导电缆可以传输更大的电流，并且几乎没有能源损耗，这将促进电网的高效传输和节能。
超导发电机也具有高效率和紧凑的特点，可以提高发电效率并减少空间需求。
在交通运输领域，超导材料被应用于磁悬浮列车和超导磁能储存系统。
超导磁悬浮列车不需要与轨道接触，因此具有较低的动摩擦和噪音，可以实现高速和平稳的运行。
超导磁能储存系统可以存储大量的电能，并随时释放出来，提供可靠的能源供应。
在医疗领域，超导材料被用于磁共振成像（MRI）技术。
MRI是一种非侵入式的诊断技术，可以提供精确的人体内部图像，帮助医生进行准确诊断。
超导磁体在MRI设备中产生强磁场，实现对人体组织的成像。
随着技术的不断进步，超导材料的应用将进一步提高MRI的空间分辨率和影像质量。
超导技术的发展历程及现状概述
超导技术的发展历程及现状概述引言超导技术是一项具有巨大潜力的科学领域，它在能源、交通、医疗等多个领域都有着广泛的应用前景。
本文将对超导技术的发展历程及现状进行概述，旨在帮助读者了解超导技术的重要性和未来发展趋势。
一、超导技术的起源超导技术的起源可以追溯到1911年，当时荷兰物理学家海克·卡末林恩斯发现在将某些物质冷却到极低温度时，它们的电阻将完全消失。
这一现象被称为超导现象，为超导技术的发展奠定了基础。
二、超导技术的发展历程1. 早期研究阶段在超导现象的发现后，科学家们开始致力于研究超导材料的性质和应用。
然而，由于超导材料需要极低的温度才能发挥超导效应，因此在早期阶段，超导技术的应用受到了温度限制的制约。
2. 发现高温超导直到1986年，高温超导材料的发现才使得超导技术迈出了重要的一步。
美国物理学家J·G·贝德诺兹和A·A·穆勒在实验中发现了一种能在液氮温度下实现超导的铜氧化物材料。
这一突破大大提高了超导技术的实用性和应用范围。
3. 超导技术的应用拓展随着高温超导材料的发现，超导技术的应用领域得到了进一步拓展。
超导磁体被广泛应用于核磁共振成像（MRI）设备中，提高了成像质量和分辨率。
超导电缆在电力输送中具有低能耗和高效率的优势，被用于大规模电力输送和供应领域。
4. 超导技术在交通领域的应用超导技术在交通领域也有着广泛的应用前景。
超导磁悬浮列车利用超导磁体产生的强磁场来悬浮和推动列车，具有高速、低能耗和环保等优势。
此外，超导电池和超导储能技术也可以应用于电动汽车领域，提高电池的性能和储能效率。
三、超导技术的现状1. 材料研究的挑战尽管超导技术已经取得了一系列的突破，但是目前仍存在一些挑战。
例如，高温超导材料的制备仍然面临困难，材料的稳定性和可靠性需要进一步提高。
此外，超导材料的制备成本也较高，限制了其在大规模应用中的推广。
2. 技术应用的拓展尽管如此，超导技术在能源、交通、医疗等领域的应用前景仍然广阔。
超导电缆技术的原理及应用
超导电缆技术的原理及应用超导技术是一种在零电阻的状态下传输电流的技术，已经被广泛应用于医疗、环保、交通、能源等领域。
其中，超导电缆技术被认为是最具潜力的技术之一。
本文将从超导电缆技术的原理、应用和未来发展等方面进行探讨。
一、超导电缆技术的原理超导电缆技术的基础是超导现象。
简单来说，超导体在达到临界温度以下后，会表现出零电阻和完美的磁场屏蔽效应。
这意味着，当电流通过超导体时，将不会产生电阻、热量和电磁波。
而且，超导体还能够把外部磁场排除出其内部，实现完美的磁场屏蔽。
超导电缆技术的核心是将超导体包裹在绝缘材料中，形成一个超导体-绝缘体复合体。
这个复合体又被包裹在一个金属外壳中，形成一个完整的电缆。
当电缆中传输电流时，超导体内将不会有任何电阻，电流能够在电缆内自由地流动，而且磁场也会被完美地屏蔽，避免了电磁干扰。
这种性能使得超导电缆成为一种高效、节能、环保的电力传输方式。
二、超导电缆技术的应用1. 电力输送超导电缆技术被广泛应用于电力输送领域，可以用于传输高压、大功率的电力。
超导电缆的优势在于，在电缆长度不变的情况下，其容量将远远超过传统的线缆。
而且，由于超导电缆不会有电阻，因此不会有电缆发热的问题，电力传输效率高。
此外，由于无需电力输送时的电力转换步骤，超导电缆还可以提高系统的能源利用率，降低电力输送的浪费。
2. 磁悬浮列车磁悬浮列车需要在高速行驶中通过电磁感应产生电流，以维持车辆悬浮和运行的动力。
传统的磁悬浮列车需要铺设电流导轨，而超导电缆则可以直接将电流输送至磁悬浮列车的悬浮系统中，使得电磁悬浮效果更好、能耗更低、噪音更小。
此外，对于磁悬浮列车来说，超导电缆还可以提高列车的运行速度和行驶距离。
3. 医疗领域超导电缆技术在医疗领域的应用也越来越广泛。
例如，MRI （磁共振成像）技术就是利用超导电缆传输超强的磁场来实现人体成像的。
超导电缆在磁共振成像中起到承载超强磁场的作用，使得磁场强度可以达到几个特斯拉，从而提高成像的分辨率。
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高温超导电缆的基本结构
• • • • • • 内支撑管 电缆导体 热绝缘层 电绝缘层 电缆屏蔽层和护层 辅助元件
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高温超导电缆的分类
• 按传输电流种类分为直流和交流电缆 • 按电气绝缘结构分为常温绝缘电缆与冷缘 电缆 • 按电缆导体结构分为单芯电缆、三芯平(三 根绝缘线芯轴向平行安置)电缆和三芯同轴 电缆
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4.应用前景
• 有研究表明，当高温超导电缆长度不到50m时，其损耗等 于或甚至大于相同容量的常规电缆；而当高温超导电缆长 度大于50m时，就能显示出很好的节能效应和经济效益， 并且高温超导电缆越长，则其节能效果越好。 • 在如下几个方面，高温超导电缆将有可能很快显示出优势， 以及在近期内得到应用：（1）在城市密集居住区或摩天 大厦中；2）金属冶炼设备等大电流、短距离、小空间的 应用中；3）用于电站和变电所内作为大电流传输母线；4） 电力需求迅猛发展的大城市。 • 由于目前超导电缆的造价还很高,所以其大规模应用还需 10年或更长的时间。但在城市密集居住区、大电流传输、 供电容量剧增而空间狭小等方面有可能很快显示出优势, 返回 并在近期得到应用 。
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国外情况
• 高温超导电缆技术的发展已有十余年的历 史，到目前为止，参与高温超导电缆技术 研究的国家主要有：美国、日本、德国、 丹麦、韩国 。
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我国情况
• 1997年，中国科学研究院电工技术研究所和西北有色金属 研究院、北京有色金属研究院总院一起合作开发研究高温 超导电缆，这是我国“863”计划的“九五”重要项目。 • 1998年7月，我国第一根1m长，1200A的高温超导电缆在 北京研制成功。 • 2000年12月，由中科院电工所研制的6m长，2kA高温超 导电缆在北京通过专家评审，一致认为：该项成果已达世 界先进水平。 • 2004年， 北京云电英纳超导电缆有限公司承担了科技部 “863” 计划和北京市科委开发高温超导电缆产业化技术 的重大项目，并实施了第一组实用超导电缆系统。 • 世界最长的500m 高温超导电缆研制成功。
超导现象的发现• 1Fra bibliotek11年荷兰低温物理学家卡麦林· 昂尼斯 (Kamerlingh onnes)对汞导线样品进行电阻 测量，在温度达到4．2 K时，样品的电阻 突然消失了。因为导体的电阻消失。所以 这种现象被称为超导现象。
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概要
• 低温超导体应用时需要液氦作为冷却剂，液氦的价格很高，这就使低 温超导电缆丧失了工业化应用的可行性。 • 导体通过电流时会产生一个电磁场，而导致在屏蔽层上产生一个与导 体电流相位相反、大小相等的感应电流，因此，它可抵消因导体电流 而产生的磁场， 具有明显的降损效果。 • 超导电缆最主要的优点是:载流量大、尺寸小。 • 超导材料的零电阻特性使其成为电流传输的理想导体。
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高温超导电缆的经济性
• 由于高温超导电缆在运行时基本没有焦耳热产生， 这与常规电缆有很大的差异。 • 综合起来考虑，在传输相同容量的电能时，高温 超导电缆的运行损耗约为常规电缆的50％～60％。 • 高温超导电缆 ，因此可实现电力电缆的小型化。 常规的地下电力电缆的敷设，必须建造大型隧道 或管道，而超导电缆则可将其敷设在建筑造价低 廉的直径为150 mm的管道中，能大幅度降低建设 成本。
超导电缆的发展情况
The development situation of superconductive cable
电气08-班 成员：李向楠、唐光辉、董春耀
主要内容
• • • • • • • • • • • 1，超导现象的发现 2，高温超导电缆技术概要 2.1，概要 2．2，高温超导电缆所使用的导体材料 2．3，高温超导电缆的基本结构 2．4，高温超导电缆的分类 2．5，高温超导电缆的经济性 3，高温超导电缆技术的发展情况 3．1， 国外情况 3.2，我国情况 4.应用前景
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高温超导电缆所使用的导体材料
• 目前市场上可以得到的并用来制造高温超 导电缆的材料主要是银包套的铋系高温超 导材料( Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10的多芯带 材，它的超导临界转变温度为105～110 K， 临界工程电流密度为8000～12000 A／cm2。 目前世界上最大的生产厂家是美国超导公 司