超导电力技术论文

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超导电力技术在智能电网应用前瞻论文

超导电力技术在智能电网应用前瞻论文

超导电力技术在智能电网的应用前瞻摘要:未来电力工业的发展方向主要向智能化发展,而发展智能电网离不开超导电力技术的有力支持。

研究超导电力技术在智能电网中的应用对我国的电力系统的发展具有重要的意义,本文就针对此问题进行了探讨和研究。

关键词:超导电力智能电网超导储能可再生能源0 引言智能电网对于我国电网的发展具有重要的意义,智能电网无论是在稳定性,经济性还是对于可再生资源的包容性以及电能智能上与传统电网相比都有了显著的提升;而超导电力技术对于智能电网的开发具有关键的作用,为智能电网的建设提供了有力的条件。

但是,由于电力系统的运行具有自身的特殊性和复杂性的特点,因此,在超导电力技术应用的同时,肯定会给当前的电力系统带来一定的挑战,从目前的情况来看,我国无论是从理论上还是实践上对于超导电力技术还缺乏一定的准备。

本文基于我国电力系统的现状,并考虑未来能源结构的重大变化以及超导技术的迅速发展,从系统角度出发,对超导电力技术在智能电网的应用做出具有前瞻性的探讨。

1 为什么需要超导技术电能的损耗由管理损耗和技术损耗两部分组成,导线方面的损耗属于技术损耗,导线是有电阻的,不同材料的导线电阻率是不同的,如果有一种材料的电阻率为零,那么导线的电阻也会为零,电能的损耗将大幅下降,企业将会获得更多的经济效益。

所以,寻找这么一种材料是必要的,也就是超导技术的必要性。

超导技术一但研发成功并投入到实际生产中,比如输电网落,大容量发电机,磁悬浮列车,核能发电,将对人类社会的发展起巨大的推动作用。

2 超导技术的产生和发展1911年荷兰物理学家onnes发现汞(水银)在4.2k附近电阻突然下降为零,他把这种零电阻现象称为超导电性。

汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度,常用tc表示。

超导是指某些物体当温度下降至一定温度时,电阻突然趋近于零的现象。

具有这种特性的材料称为超导材料。

超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度(或临界温度)因为这个温度很低,在绝对零度附近。

电力系统的超导技术的论文

电力系统的超导技术的论文

电力系统的超导技术的论文摘要:近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机也已经研制成功的投入示范性试验,可以说超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术。

从目前电力的发展现状来看,充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发,对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济。

关键词:电力系统、超导电性、超导电力装置我国处于发展时期,对电力技术的有力发展,会我国经济的发展显示着越来越重要的作用,但是随着电力系统容量的增大、系统结构复杂化,电力系统巳突显出了若干技术难题,如电力安全、高密度供电、高品质供电、高效率输送电等。

二目前这些问题的解决,越来越依赖于超导技术的应用。

超导电力技术是受国内外广泛关注的一项前瞻性技术,将其引入电力系统会为解决电力系统的固有技术难题提供一条新的技术途径。

因此,从电力系统建设、管理、运行及电力设备市场出发,我国均应大力加强超导电力技术的研究与发展,开发出性能先进、市场竞争力强、有自主知识产权的超导电力设备。

目前,超导电力技术已进入高速发展时期,有些超导技术产品已进入商品化阶段,若干超导电力设备,如超导电缆、超导限流器、超导磁储能系统等已在电力系统试运行。

然而,由于电力系统的重要性、电力设备运行条件的复杂性,电力系统对于全面接受超导电力装置的准备还不充分。

首先,在电力设备性能鉴定方面,目前还没有规范的标准方法,也没有一个能对超导电力装置进行性能检测的实验基地,无法对超导电力装置是否具备入网条件进行科学判断。

其次,超导电力装置进入电力系统后对电力系统产生何种影响,其装置如何和现有庞大的系统、复杂的控制相互协调没有充分的研究。

同时,在若干超导电力装置的关键部件上仍需进一步提高技术性能及可靠性。

基于此,国网武汉高压研究院与华中科技大学对超导电力技术的发展现状、关键课题、特别是超导电力装置的性能检测方法进行了基础性研究,在此基础上,筹备建设和发展超导电力技术检测实验室,为超导电力技术进入实际应用奠定基础。

超导电力设备的研究与应用前景

超导电力设备的研究与应用前景

超导电力设备的研究与应用前景随着经济的不断发展,电力系统在我国的作用越来越重要。

然而,传统的电力设备存在着较多的缺陷,如能耗大、维护成本高等问题。

而随着超导材料的问世,超导电力设备逐渐开始应用。

本文将重点探讨超导电力设备的研究与应用前景。

一、随着技术发展,超导电力设备的优越性愈加显著随着现代化科技水平的不断提高,超导电力设备的优越性愈加显著。

超导电力设备在电流稳定性、能耗、环保等方面都具有很多优势。

首先,在电流稳定性方面,超导体的电阻接近于零,电流传输不会发生能量损耗和热损失。

超导体支持的电流密度特别大,比铜等传统金属要高得多,这意味着超导材料在电流密度大的设备中更加优越。

在能耗方面,超导设备的制冷功率耗费相对较小,保证了设备的运行效率;同时,该类设备可以消除传统变压器组件中的电容性感应,减少设备的损失,提高设备的使用寿命。

其次,在环保方面,传统的电力设备通常需要大量的能源来运行,如果使用超导设备,则能够降低能源消耗和二氧化碳排放量。

此外,超导设备不会产生任何污染物,因此享有良好的立体设计和超声波成像等独特优势,适用于不断发展的高速列车和飞行器等设备领域。

二、超导电力设备的应用前景由于超导电力设备的诸多优越性,超导电力设备获得了广泛的研究和应用。

尤其是在最近几年,超导电力设备的应用前景越来越受到关注。

超导电力设备的应用领域有很多,主要涉及电力输配电、风力发电、海底电力传输等领域。

(一) 超导电力输配电技术超导电力输配电技术是近年来创新性的产物,该技术利用超导材料的独特性质,对变压器和电泵进行了重大的改进。

通过超导电缆将电流传输到目标地点,可实现传输距离的大幅延长,并可大大减少能源损耗。

超导电缆的使用不仅可以减少输电损耗,而且可以大大减少用于电力输配电的隔离器的数量和尺寸,使得输电线路更加紧凑、简洁,也更便于维修。

当然,由于超导材料的成本相对较高,因此,超导电缆应用技术还需要进一步的研究和推广,以便使其得到较广泛的应用。

超导技术在电力传输中的电压控制与电能质量优化方法

超导技术在电力传输中的电压控制与电能质量优化方法

超导技术在电力传输中的电压控制与电能质量优化方法随着电力需求的不断增长,电力传输和分配系统的效率和可靠性变得越来越重要。

而超导技术作为一种具有极低电阻和高电流承载能力的新型材料,为电力传输系统的电压控制和电能质量优化提供了新的解决方案。

本文将探讨超导技术在电力传输中的应用,以及相应的电压控制与电能质量优化方法。

一、超导技术在电力传输中的应用超导技术最早被应用于磁体领域,如MRI设备和核磁共振仪等。

然而,随着对电力传输效率和可靠性的要求越来越高,超导技术也开始在电力传输领域得到广泛应用。

1. 超导电缆超导电缆是将超导材料包裹在绝缘层中,形成一个能够传输大电流的导线。

相比传统的铜导线,超导电缆具有更低的电阻和更高的电流承载能力。

这使得超导电缆在长距离高压输电线路中具有巨大的潜力。

2. 超导变压器传统的变压器在电力传输过程中会产生一定的损耗,而超导变压器则可以减少这些损耗。

超导材料的低电阻特性使得超导变压器具有更高的效率和更小的体积。

此外,超导变压器还可以提供更精确的电压控制,从而提高电能质量。

二、电压控制方法电压控制是电力传输系统中重要的一环,它直接影响到系统的稳定性和电能质量。

超导技术为电压控制提供了新的方法和工具。

1. 电压稳定器电压稳定器是一种用于调节电力系统中电压的装置。

传统的电压稳定器通常采用变压器和电容器等元件进行调节,但是由于电压波动范围较大,传统方法的效果有限。

而超导技术的低电阻特性使得超导电缆和超导变压器能够有效地控制电压波动,提高电力系统的稳定性。

2. 电压调节器电压调节器是一种用于调节电力系统中电压的设备。

传统的电压调节器通常通过调节变压器的变比来实现电压的调节,但是这种方法受到变压器的限制,调节范围有限。

而超导技术的低电阻特性使得超导变压器能够实现更大范围的电压调节,提高电力系统的灵活性和可调性。

三、电能质量优化方法电能质量是指电力系统中电压、电流和频率等参数的稳定性和纯度。

实现常温超导电的新思路

实现常温超导电的新思路

实现常温超导电的新思路【摘要】实现常温超导电一直是科学界的一个重要课题。

本文介绍了几种新思路,包括基于输运电子控制、引入新材料或复合物、利用外部压力调控超导性能、控制晶体结构和利用纳米技术等方法。

这些方法为实现常温超导电提供了新的思路和途径。

常温超导电的实现仍然具有挑战性,需要更多的研究和努力。

多方面的研究努力仍需持续,才能最终实现常温超导电的目标。

【关键词】常温超导电, 输运电子控制, 新材料, 复合物, 外部压力, 晶体结构, 纳米技术, 超导临界温度, 挑战, 研究努力.1. 引言1.1 常温超导电的重要性常温超导电的重要性在当今科学研究领域备受关注。

传统超导电的发现已有数十年的历史,其在医疗成像、电力输送和磁悬浮等领域有着广泛的应用。

传统超导材料需要在极低温下才能实现超导电性,这对设备运行和实际应用带来了巨大的挑战和限制。

实现常温超导电的研究意义重大。

常温超导材料将能够大大提高超导技术的易用性和可靠性,使得超导技术更加广泛地应用于各个领域,带来巨大的经济和社会效益。

发展常温超导电在当前科学研究中占据着重要的地位,是当前物理学、材料学和工程学界的热点研究方向之一。

1.2 挑战与困难实现常温超导电一直是科学界的重要目标,挑战与困难也是不可忽视的。

挑战来自于材料的选择和设计。

目前已知的常温超导体材料数量十分有限,而且它们的超导性能并不理想。

寻找一种能够在常温下表现出高温超导性的材料是一个极为困难的任务,需要大量的实验和理论研究。

超导性的机制依然不完全清楚。

虽然人们已经对超导现象有了一定的理解,但是要实现常温超导仍然需要深入研究超导的机制,找到适合的方法来提高临界温度。

控制和稳定常温超导态也是一个巨大的挑战。

在实际应用中,需要能够在不同环境条件下保持稳定的超导性能,这对于材料的设计和制备都提出了更高的要求。

实现常温超导电虽然具有巨大的意义和潜力,但也面临着诸多挑战与困难。

只有通过不懈的努力和多方面的研究,才能最终实现这一目标。

超导技术在电子设备制造中的应用探索

超导技术在电子设备制造中的应用探索

超导技术在电子设备制造中的应用探索引言:随着科技的不断进步,电子设备在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

为了满足人们对于更高速、更高效、更小型化的需求,科学家们不断探索新的技术和材料。

其中,超导技术作为一种前沿的技术,正在逐渐引起人们的关注。

本文将探讨超导技术在电子设备制造中的应用,并分析其优势和挑战。

第一部分:超导技术的基本原理超导技术是指在超低温下,某些物质的电阻将降至零的现象。

这种现象是由于超导材料中的电子在低温下形成了一种特殊的状态,称为“库珀对”。

库珀对的形成使电子的运动变得无阻碍,从而消除了电阻。

超导技术的基本原理是电子在超导材料中以配对的方式运动,形成了一种电流的无阻碍通道。

第二部分:超导技术在电子设备中的应用2.1 超导电缆超导电缆是超导技术在电力传输领域的一种应用。

相比传统的铜缆,超导电缆具有更高的电流传输能力和更低的能量损耗。

这使得超导电缆在长距离电力输送、城市电网升级等方面具有巨大的潜力。

然而,由于超导材料需要极低的温度才能发挥超导效应,超导电缆的制造和维护成本较高,限制了其在实际应用中的推广。

2.2 超导磁体超导磁体是超导技术在医学成像、核磁共振等领域的一种应用。

由于超导材料的零电阻特性,超导磁体能够产生更强的磁场,并且能够持续较长时间。

这使得超导磁体在医学成像中的分辨率更高、信噪比更好。

然而,超导磁体的制造和维护成本较高,同时需要极低的温度来保持超导状态,这也限制了其在实际应用中的推广。

2.3 超导电子器件超导技术在电子器件制造中也有广泛的应用。

例如,超导量子干涉器件可以用于制造超导量子比特,用于量子计算和量子通信。

超导电子器件还可以用于制造高频电子器件,如微波滤波器和放大器,用于无线通信和雷达系统。

超导技术在这些领域中的应用,可以提高设备的性能和效率,但是由于超导材料的制造和加工技术尚不成熟,目前仍面临着一些挑战。

第三部分:超导技术的优势和挑战3.1 优势超导技术具有很多优势。

实现常温超导电的新思路

实现常温超导电的新思路

实现常温超导电的新思路全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:实现常温超导电的新思路超导材料是一种在低温下能够完全消除电阻的材料,其在能源输送、电子器件和医学成像等领域有着广泛的应用前景。

目前已知的超导材料大多需要极低温条件下才能实现超导态,这给超导技术的应用和推广带来了极大的挑战。

实现常温超导电一直是超导领域的研究热点和难点之一。

近年来,随着材料科学和凝聚态物理领域的不断发展,人们对于实现常温超导电提出了新的思路和方法。

一些新思路的提出和实验结果的取得为常温超导电带来了一丝希望。

本文将从多个角度探讨实现常温超导电的新思路,并指出未来的研究方向和发展前景。

探索新材料是实现常温超导电的重要途径之一。

近年来,一些基于强耦合电子-声子相互作用的超导理论为发现新的高温超导体提供了一定的指导。

通过理论计算和实验研究,人们发现一些新型材料具有较高的超导转变温度,这为实现常温超导电提供了新的思路。

铁基超导体、镧系氧化物等新型材料在近几年取得了一些突破性的进展,为提高超导转变温度和实现常温超导电提供了一定的参考。

人们也在研究钙钛矿结构、石墨烯、纳米材料等新型超导材料,寻求新的常温超导电的可能性。

调控超导材料的结构和微观性质也是实现常温超导电的重要途径。

传统上,人们通过合金化、掺杂和外加压力等方法来寻求提高超导转变温度的途径。

随着人们对超导机制的深入理解,对于超导材料的微观结构和性质的调控也成为了重要的研究方向。

通过工程化设计和控制超导材料的电子结构和晶格结构,可以有效提高其超导转变温度,进而实现常温超导电。

通过研究超导材料的电子输运性质、磁性和拓扑性质,也可以为发现和设计常温超导材料提供新的思路。

新型的驱动机制也是实现常温超导电的重要途径之一。

传统上,超导态的形成主要依赖于电子-声子相互作用,即库珀对形成和迁移。

人们也发现在高温超导体和其他新型超导体中存在其他的驱动机制,如磁激子机制、自旋波相关等机制。

这些新的驱动机制为实现常温超导电提供了更广阔的空间。

超导技术在电力系统中的应用

超导技术在电力系统中的应用

超导技术在电力系统中的应用近年来,随着能源消耗的增加和对环境保护的认识加强,人们对电力系统的安全性、可靠性、效率性等方面的要求也越来越高。

而超导技术就是一种可以有效提高电力系统运行性能的技术。

一、超导技术的原理及应用所谓超导,是指在超导材料中,当温度降到一定程度以下时,电流可以在材料内无损耗地流动。

这种无损耗的电流流动,可以使得传输线路没有热损失和电能损耗,从而可大幅提高电力系统的效率和节约能源。

另外,由于超导材料对磁场具有特殊的超导性质,因此也可以在发电机和变压器等电力设备中应用。

1. 超导电缆超导电缆是一种核心包覆式超导电缆,在铜套中包覆多丝超导带材,制成环型导体用于输配电,可显著降低输电线路的电阻和电动势降低,提高电力系统的传输能力和电能传输效率,使得系统的损耗更小,可行的输电距离更远。

与同等电阻的高压电缆相比,超导电缆的直径更小,重量更轻,故布设和维护成本也更低。

2. 超导发电机目前,利用超导技术的发电机已经得到了广泛应用。

传统发电机的旋转部分都是由导体制成,如铜等。

发电时导体的运动会产生磁通量,在大功率的情况下会产生很大的磁化电流,这会使得导体的温升加剧,增大铜质线圈的电阻,降低了发电机的效率。

而利用超导技术制造的发电机,铜材交替覆盖超导带材,这样可以大幅度降低发电机线圈的电阻,提高输出功率,而且还可以减少断路电压和抑制振动等现象,从而使得设备具备更高的稳定性和寿命。

3. 超导变压器超导变压器是利用超导材料制成的线圈来替代传统的铜线圈的变压器。

这种变压器具有更高的能量效率、更低的损耗和更小的体积,使得传统变压器的设计和使用方式得到了极大的改善。

二、超导技术在电力系统中的优势与传统电力系统相比,采用超导技术的电力系统具有如下优势:1. 高效性由于超导材料在低温下电流可以无损耗地流动,因此超导线路的效率可以明显地提高。

具体而言,超导线路的损耗比普通导线的损耗要低得多,从而可以实现更高的能量传输效率。

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超导电力技术论文浅谈超导电力技术在智能电网中的应用摘要:随着科学技术的发展,我国的电网系统也在逐步向智能电网的方向发展,其中超导技术在智能电力系统中具有十分重要的作用,超导电缆、超导变压器、超导限流器以及超导储能装置等都已经在智能电网系统中开逐渐试运行了。

基于此,文本笔者将浅述超导电力技术在智能电网的应用。

关键词:超导电力技术 ;智能电网; 应用超导电力技术是21世纪中具有经济战略意义的高新技术。

目前超导电力技已经进入一个快速发展的阶段。

超导电力设备,如超导电缆、超导限流器、超导磁储能系统、超导变压器等已经在电力系统中试运行了。

超导电力技术在电网中的使用将大大的提高电力行业的发展、加快电力行业的改革。

随着科学技术的发展,智能电网系统逐渐开始智能化。

智能电网能够极大的提高电网的安全稳定性、经济性以及电能的质量。

未来电网的智能化程度将会越来越高,面对智能化程度越来越高的挑战,超导电力技术为此提供了可行性的解决方案。

1、超导电力技术超导电力技术主要包括超导输电电缆、超导限流器、超导发动机、超导发电机、超导变压器、超导储能系统等一些列的高温超导产品。

其能够提高单机的容量和电网的书店的容量,能够降低电网的损耗;能够明显的改善智能电网的电能的质量,提升电力系统的稳定性,安全性、可靠性,减少电网的占地面积以及智能电网的各项成本,实现超大规模的电网。

2、超导技术在智能电网中的应用2.1提高电力系统的稳定性超导储能装置作为一种反应快速、独立的、能够独立输出有功和无功的电源,其能够控制电网暂态稳定,提高电力系统的有功备用率,提高电力系统在意外故障下的应急能力。

近几年来出现的限制短路电流的新技术设备-超导故障限流器利用超导体的超导和常态转变的特点,由零电阻快速转变为高电阻,从而能够达到有效降低短路电流的作用,能够满足智能电网对于暂态稳定的要求。

3.2提高智能电网系统小干扰稳定性我国的智能电网虽然加入了可再生能源,但是还是依循着大电网、大机组的发展方向。

而大容量的远距离的电能运输不可避免的降低了电网系统的动态安全性。

大规模的互联系统小干扰稳定主要与区域联络线的功率的震荡有关。

而超导储能系统具有能够快速充放电的功能,能够为系统提供瞬时间的有功功率和无功功率的支持,这一系统还能够利用附加阻尼控制器,实时的补偿线路功率,阻尼系统的震荡。

增强互联系统的电器联系是提高系统动态稳定的另一因素。

相对于特高压输电系统,超导电缆具有传输容量大、损耗小以及灵活性能高没有污染、占地空间小的优点,能够有效的解决电能传输的瓶颈。

超导电缆技术在超导状态下的阻抗小,因而能够大大的提高互连系统之间的电器联系,加强智能电网的小干扰安全性。

2.3提高智能电网的抗打击能力电网的外部打击主要包括自然力、恐怖主义、战争、人为等各种因素。

智能电网的防御能力主要是指电网抵御外部的破坏的能力,其在遭受某些外部打击之后,还可以继续的维持电网的稳定运行。

在智能电网中,中小型的超导储能系统,由于其具有反应迅速、容量密度高等优点,因而能够作为紧急备用电源保护敏感负载,提高电网的抗击打能力。

电网的预防能力是指在出现故障的情况下仍能够继续的对重要的负荷输送大量的电力。

在运行电压较低的情况下,超导电缆技术能够将巨大的电能通过超导电缆传输到城市的负荷中心。

所以,在输电走廊出现故障时,利用超导电缆能够保证重要负荷的供电。

2.4对可再生能源的包容性可再生能源具有间歇性和不稳定性的特点,并且光伏发点新系统与传统的水轮机组和汽轮机组相比不具有机械惯性,风力发电机组的单机容量和惯性与传统的发电机组有很大的差别。

能够提高分布式发电系统的稳定性、改善可再生能源的发电的电能的质量。

由于可再生能源的不稳定性,系统需要随时随地的为其提供所需要的能量和消耗过剩的能量。

面对这一情况,高温超导电缆和超导储能装置的使用能够健壮电网,实现和相邻电网的电能交换。

2.5提高智能电网的电能的质量面对社会和技术的快速发展,电网电压和频率的很小的波动都会给信息系统带来严重的不可估量的后果。

因而提高智能电网的电能的质量是十分的重要的。

因而超导储能装置可以有效的避免电网电压的频率波动,提高电网电能的质量。

在配电方面,中小型和微型超导储能可以通过其高速调节有功和无功特性来改进功率的因数,进而稳定电网的频率,有效的控制电网中电压的瞬时波动,对电网的次谐振荡有平衡的作用,因而其能够有效的改善智能电网的供电的质量。

2.6建立集约型电力系统智能电网具有高效性是指电网能够提高设备的使用率,降低线损以及运行的成本,通过新技术和高技术设备的使用提高电网的经济型。

此外,超导电缆所具有的低损耗的优势,相对于常规的电缆来说,其的电力损耗小得多。

因此,超导电力技术在智能电网中的使用极大的减少了网络的损耗。

总之,超导电力技术在智能电网中的使用能够有效的改善智能电网的稳定性、安全性、可靠性,极大地提高了智能电网系统的抗打击能力,能够有效的改善电能的质量,降低电网的损耗,建立一种集约型的电网系统。

因而超导电力技术在智能电网中的应用对于未来电网系统具有重要意义。

参考文献:[1]陈中肖立业王海风.超导电力技术在未来智能电网应用研究.[J].电工电能新技术.20211:49[2]邢佳磊杨洪耕陈文波赵睿.智能电网框架下的开放式电网模型管理系统.[J].电力系统保护与控制.202121:227[3]赵利君.超导电力技术奖大有可为-访国家电网公司科技信息部副主任刘建明.[J].人物专访.20217:21[4]翟世涛.超导电力技术在广东电网中的应用研究初探.[J].中国科技信息.202124:57[5]李兴源魏巍王渝红穆子龙顾威.坚强智能电网发展技术的研究.[J].电力系统保护与控制.202117:1试论超导技术在电力技术中的应用前景摘要:近年来高温超导材料研究取得很大进展,它在电力领域的应用研究已受到广泛关注,一些示范样机也已经研制成功的投入示范性试验,可以说超导技术是21世纪具有战略经济意义的高新技术。

从目前电力的发展现状来看,充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发,对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济性能均有重大的意义。

本文也是基于此,介绍超导技术在电力技术上的应用研究的新进展及其未来发展的思考。

关键词:超导技术;电力技术;应用引言我国处于发展时期,对电力技术的有力发展,会我国经济的发展显示着越来越重要的作用,但是随着电力系统容量的增大、系统结构复杂化,电力系统巳突显出了若干技术难题,如电力安全、高密度供电、高品质供电、高效率输送电等。

二目前这些问题的解决,越来越依赖于超导技术的应用。

超导电力技术是受国内外广泛关注的一项前瞻性技术,将其引入电力系统会为解决电力系统的固有技术难题提供一条新的技术途径。

因此,从电力系统建设、管理、运行及电力设备市场出发,我国均应大力加强超导电力技术的研究与发展,开发出性能先进、市场竞争力强、有自主知识产权的超导电力设备。

目前,超导电力技术已进入高速发展时期,有些超导技术产品已进入商品化阶段,若干超导电力设备,如超导电缆、超导限流器、超导磁储能系统等已在电力系统试运行。

然而,由于电力系统的重要性、电力设备运行条件的复杂性,电力系统对于全面接受超导电力装置的准备还不充分。

首先,在电力设备性能鉴定方面,目前还没有规范的标准方法,也没有一个能对超导电力装置进行性能检测的实验基地,无法对超导电力装置是否具备入网条件进行科学判断。

其次,超导电力装置进入电力系统后对电力系统产生何种影响,其装置如何和现有庞大的系统、复杂的控制相互协调没有充分的研究。

同时,在若干超导电力装置的关键部件上仍需进一步提高技术性能及可靠性。

基于此,国网武汉高压研究院与华中科技大学对超导电力技术的发展现状、关键课题、特别是超导电力装置的性能检测方法进行了基础性研究,在此基础上,筹备建设和发展超导电力技术检测实验室,为超导电力技术进入实际应用奠定基础。

1、超导电力技术的研究现状超导技术的进步逐步形成了超导电力这一新的概念。

美国、日本、欧洲乃至韩国等经济发达国家和地区均对超导电力技术给予了极大的关注,政府主导投入超导电力的研究工作,且有若干电力公司、电力设备制造厂家、甚至国防研究部门均开展了与超导电力相关的研究工作。

已相继研制成功了输电电缆、限流器、磁储能系统、变压器、发电机和电动机等多种超导电力装置的实验样机。

我国也在“十五”期间开发了多种超导电力装置。

在Bi系高温超导带材走向商品化后,超导电力的研究开发重点已转移到高温超导。

表1为国内外近年来超导电力装置的主要研究项目。

目前,高温超导电缆、限流器、变压器和电动机已进入示范试验运行阶段,高温超导磁储能系统也有相应的试样样机问世。

同时小型低温超导储能系统的产品已出现。

超导电缆的发展经历了交、直流低温超导电缆和交流高温超导电缆等几个发展过程。

随着临界温度>77K的Bi系高温超导线材技术的进步,交流高温超导电缆已成为超导输电电缆研究的主流。

超导限流器SFCL在正常运行时处于超导状态,损耗极小,在系统发生故障时能立即转为非超导状态,瞬间限制短路电流维持系统稳定,当故障电流消失后立即恢复正常状态。

正常情况下SFCL导电状态的跃变可在<1ms内完成。

电力系统采用SF2CL后系统设备的短路容量可大为减少,增大电网的输送容量与规模,减少设备投资。

超导发电机、电动机特别受军方关注。

绝大部分超导电机研究项目都与舰船推进技术相关。

美国研制的超导推进电机其容量也接近实用化。

早期的低温超导电机如日本的Super2GM项目进行得最为成功,日立、东芝、昭和电缆等大型电力设备厂以及低温、真空企业都参与了该计划,研制了70MW的发电机,并实验了多种绕组结构。

现在的电机研究项目一般均采用高温超导,在美国海军的支持下,美国超导公司、GE公司均开展了船舶推进用电机的研究工作,其最大容量已接近实用水平。

我国武汉712研究所也正在研究超导电机。

变压器是现代电力系统中用量较大的设备,其技术较成熟。

以损耗为例,现代技术的变压器的效率>99%。

超导变压器。

须体现充分的优越性才有可能替代常规技术的变压器。

MVA的高温超导变压器已在电力系统试运行。

利用超导体去掉铁心可制作空心变压器。

超导磁储能系统SMES储能效率高、响应速度快、能四象限实现有功、无功功率补偿,对提高电力系统的安全性和改善供电品质有较好的技术性能。

SMES可作为LIPS使用。

美国超导公司的中小型低温超导SMES已实现商品化,目前,已研制成功若干小型的高温超导SMES的实验样机。

华中科技大学在“十五”863计划的支持下,研制了用于提高电力系统稳定性的直接冷却高温超导SMES,并成功进行了动模实验。

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