超導電力技術論文

　　超導電力技術將是21世紀具有經濟戰略意義的高新技術，超導電力技術的應用可以提升電力工業的發展水平和促進電力工業的重大變革。下文是小編為大家整理的關於的範文，歡迎大家閱讀參考!

　　篇1

　　淺談超導電力技術在智慧電網中的應用

　　摘要：隨著科學技術的發展，我國的電網系統也在逐步向智慧電網的方向發展，其中超導技術在智慧電力系統中具有十分重要的作用，超導電纜、超導變壓器、超導限流器以及超導儲能裝置等都已經在智慧電網系統中開逐漸試運行了。基於此，文字筆者將淺述超導電力技術在智慧電網的應用。

　　關鍵詞：超導電力技術 ;智慧電網; 應用

　　超導電力技術是21世紀中具有經濟戰略意義的高新技術。目前超導電力技已經進入一個快速發展的階段。超導電力裝置，如超導電纜、超導限流器、超導磁儲能系統、超導變壓器等已經在電力系統中試運行了。超導電力技術在電網中的使用將大大的提高電力行業的發展、加快電力行業的改革。

　　隨著科學技術的發展，智慧電網系統逐漸開始智慧化。智慧電網能夠極大的提高電網的安全穩定性、經濟性以及電能的質量。未來電網的智慧化程度將會越來越高，面對智慧化程度越來越高的挑戰，超導電力技術為此提供了可行性的解決方案。

　　1、 超導電力技術

　　超導電力技術主要包括超導輸電電纜、超導限流器、超導發動機、超導發電機、超導變壓器、超導儲能系統等一些列的高溫超導產品。其能夠提高單機的容量和電網的書店的容量，能夠降低電網的損耗;能夠明顯的改善智慧電網的電能的質量，提升電力系統的穩定性，安全性、可靠性，減少電網的佔地面積以及智慧電網的各項成本，實現超大規模的電網。

　　2、 超導技術在智慧電網中的應用

　　2.1提高電力系統的穩定性

　　超導儲能裝置作為一種反應快速、獨立的、能夠獨立輸出有功和無功的電源，其能夠控制電網暫態穩定，提高電力系統的有功備用率，提高電力系統在意外故障下的應急能力。近幾年來出現的限制短路電流的新技術裝置-超導故障限流器利用超導體的超導和常態轉變的特點，由零電阻快速轉變為高電阻，從而能夠達到有效降低短路電流的作用，能夠滿足智慧電網對於暫態穩定的要求。

　　3.2提高智慧電網系統小干擾穩定性

　　我國的智慧電網雖然加入了可再生能源，但是還是依循著大電網、大機組的發展方向。而大容量的遠距離的電能運輸不可避免的降低了電網系統的動態安全性。

　　大規模的互聯絡統小干擾穩定主要與區域聯絡線的功率的震盪有關。而超導儲能系統具有能夠快速充放電的功能，能夠為系統提供瞬時間的有功功率和無功功率的支援，這一系統還能夠利用附加阻尼控制器，實時的補償線路功率，阻尼系統的震盪。

　　增強互聯絡統的電器聯絡是提高系統動態穩定的另一因素。相對於特高壓輸電系統，超導電纜具有傳輸容量大、損耗小以及靈活效能高沒有汙染、佔地空間小的優點，能夠有效的解決電能傳輸的瓶頸。超導電纜技術在超導狀態下的阻抗小，因而能夠大大的提高互連繫統之間的電器聯絡，加強智慧電網的小干擾安全性。

　　2.3提高智慧電網的抗打擊能力

　　電網的外部打擊主要包括自然力、恐怖主義、戰爭、人為等各種因素。智慧電網的防禦能力主要是指電網抵禦外部的破壞的能力，其在遭受某些外部打擊之後，還可以繼續的維持電網的穩定執行。

　　在智慧電網中，中小型的超導儲能系統，由於其具有反應迅速、容量密度高等優點，因而能夠作為緊急備用電源保護敏感負載，提高電網的抗擊打能力。電網的預防能力是指在出現故障的情況下仍能夠繼續的對重要的負荷輸送大量的電力。在執行電壓較低的情況下，超導電纜技術能夠將巨大的電能通過超導電纜傳輸到城市的負荷中心。所以，在輸電走廊出現故障時，利用超導電纜能夠保證重要負荷的供電。

　　2.4對可再生能源的包容性

　　可再生能源具有間歇性和不穩定性的特點，並且光伏發點新系統與傳統的水輪機組和汽輪機組相比不具有機械慣性，風力發電機組的單機容量和慣性與傳統的發電機組有很大的差別。能夠提高分散式發電系統的穩定性、改善可再生能源的發電的電能的質量。

　　由於可再生能源的不穩定性，系統需要隨時隨地的為其提供所需要的能量和消耗過剩的能量。面對這一情況，高溫超導電纜和超導儲能裝置的使用能夠健壯電網，實現和相鄰電網的電能交換。

　　2.5提高智慧電網的電能的質量

　　面對社會和技術的快速發展，電網電壓和頻率的很小的波動都會給資訊系統帶來嚴重的不可估量的後果。因而提高智慧電網的電能的質量是十分的重要的。因而超導儲能裝置可以有效的避免電網電壓的頻率波動，提高電網電能的質量。

　　在配電方面，中小型和微型超導儲能可以通過其高速調節有功和無功特性來改進功率的因數，進而穩定電網的頻率，有效的控制電網中電壓的瞬時波動，對電網的次諧振盪有平衡的作用，因而其能夠有效的改善智慧電網的供電的質量。

　　2.6建立集約型電力系統

　　智慧電網具有高效性是指電網能夠提高裝置的使用率，降低線損以及執行的成本，通過新技術和高技術裝置的使用提高電網的經濟型。此外，超導電纜所具有的低損耗的優勢，相對於常規的電纜來說，其的電力損耗小得多。因此，超導電力技術在智慧電網中的使用極大的減少了網路的損耗。

　　總之，超導電力技術在智慧電網中的使用能夠有效的改善智慧電網的穩定性、安全性、可靠性，極大地提高了智慧電網系統的抗打擊能力，能夠有效的改善電能的質量，降低電網的損耗，建立一種集約型的電網系統。因而超導電力技術在智慧電網中的應用對於未來電網系統具有重要意義。

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　　篇2

　　試論超導技術在電力技術中的應用前景

　　摘要：近年來高溫超導材料研究取得很大進展，它在電力領域的應用研究已受到廣泛關注，一些示範樣機也已經研製成功的投入示範性試驗，可以說超導技術是21世紀具有戰略經濟意義的高新技術。從目前電力的發展現狀來看，充分利用國內各種優勢資源開展超導電力技術的研究與開發，對於提高我國電力裝置行業在國際市場上的競爭力及電力系統的技術經濟效能均有重大的意義。本文也是基於此，介紹超導技術在電力技術上的應用研究的新進展及其未來發展的思考。

　　關鍵詞：超導技術;電力技術;應用

　　引　言

　　我國處於發展時期，對電力技術的有力發展，會我國經濟的發展顯示著越來越重要的作用，但是隨著電力系統容量的增大、系統結構複雜化，電力系統巳突顯出了若干技術難題，如電力安全、高密度供電、高品質供電、高效率輸送電等。二目前這些問題的解決，越來越依賴於超導技術的應用。

　　超導電力技術是受國內外廣泛關注的一項前瞻性技術，將其引入電力系統會為解決電力系統的固有技術難題提供一條新的技術途徑。因此，從電力系統建設、管理、執行及電力裝置市場出發，我國均應大力加強超導電力技術的研究與發展，開發出效能先進、市場競爭力強、有自主智慧財產權的超導電力裝置。

　　目前，超導電力技術已進入高速發展時期，有些超導技術產品已進入商品化階段，若干超導電力裝置，如超導電纜、超導限流器、超導磁儲能系統等已在電力系統試執行。然而，由於電力系統的重要性、電力裝置執行條件的複雜性，電力系統對於全面接受超導電力裝置的準備還不充分。首先，在電力裝置效能鑑定方面，目前還沒有規範的標準方法，也沒有一個能對超導電力裝置進行效能檢測的實驗基地，無法對超導電力裝置是否具備入網條件進行科學判斷。

　　其次，超導電力裝置進入電力系統後對電力系統產生何種影響，其裝置如何和現有龐大的系統、複雜的控制相互協調沒有充分的研究。同時，在若干超導電力裝置的關鍵部件上仍需進一步提高技術效能及可靠性。基於此，國網武漢高壓研究院與華中科技大學對超導電力技術的發展現狀、關鍵課題、特別是超導電力裝置的效能檢測方法進行了基礎性研究，在此基礎上，籌備建設和發展超導電力技術檢測實驗室，為超導電力技術進入實際應用奠定基礎。

　　1、超導電力技術的研究現狀

　　超導技術的進步逐步形成了超導電力這一新的概念。美國、日本、歐洲乃至韓國等經濟發達國家和地區均對超導電力技術給予了極大的關注，政府主導投入超導電力的研究工作，且有若干電力公司、電力裝置製造廠家、甚至國防研究部門均開展了與超導電力相關的研究工作。已相繼研製成功了輸電電纜、限流器、磁儲能系統、變壓器、發電機和電動機等多種超導電力裝置的實驗樣機。我國也在“十五”期間開發了多種超導電力裝置。在Bi系高溫超導帶材走向商品化後，超導電力的研究開發重點已轉移到高溫超導。表1為國內外近年來超導電力裝置的主要研究專案。目前，高溫超導電纜、限流器、變壓器和電動機已進入示範試驗執行階段，高溫超導磁儲能系統也有相應的試樣樣機問世。同時小型低溫超導儲能系統的產品已出現。

　　超導電纜的發展經歷了交、直流低溫超導電纜和交流高溫超導電纜等幾個發展過程。隨著臨界溫度>77K的Bi系高溫超導線材技術的進步，交流高溫超導電纜已成為超導輸電電纜研究的主流。超導限流器***SFCL***在正常執行時處於超導狀態，損耗極小，在系統發生故障時能立即轉為非超導狀態，瞬間限制短路電流維持系統穩定，當故障電流消失後立即恢復正常狀態。正常情況下SFCL導電狀態的躍變可在<1ms內完成。

　　電力系統採用SF2CL後系統裝置的短路容量可大為減少，增大電網的輸送容量與規模，減少裝置投資。超導發電機、電動機特別受軍方關注。絕大部分超導電機研究專案都與艦船推進技術相關。美國研製的超導推進電機其容量也接近實用化。早期的低溫超導電機如日本的Super2GM專案進行得最為成功，日立、東芝、昭和電纜等大型電力裝置廠以及低溫、真空企業都參與了該計劃，研製了70MW的發電機，並實驗了多種繞組結構。現在的電機研究專案一般均採用高溫超導，在美國海軍的支援下，美國超導公司、GE公司均開展了船舶推進用電機的研究工作，其最大容量已接近實用水平。

　　我國武漢712研究所也正在研究超導電機。變壓器是現代電力系統中用量較大的裝置，其技術較成熟。以損耗為例，現代技術的變壓器的效率>99%。超導變壓器。須體現充分的優越性才有可能替代常規技術的變壓器。MVA的高溫超導變壓器已在電力系統試執行。利用超導體去掉鐵心可製作空心變壓器。超導磁儲能系統***SMES***儲能效率高、響應速度快、能四象限實現有功、無功功率補償，對提高電力系統的安全性和改善供電品質有較好的技術性能。SMES可作為LIPS使用。美國超導公司的中小型低溫超導SMES已實現商品化，目前，已研製成功若干小型的高溫超導SMES的實驗樣機。華中科技大學在“十五”863計劃的支援下，研製了用於提高電力系統穩定性的直接冷卻高溫超導SMES，併成功進行了動模實驗。

　　在超導電力裝置中，通過電流引線侵入低溫環境的熱損耗佔整個低溫系統損耗的絕大部分。為提高超導電力裝置的效率，抑制電流引線的熱侵入是很重要的技術課題。在電流引線的研究工作中，有單純常態導體***銅***和引入高溫超導體的二元複合引線2大類。在二元複合引線中，大多采用高溫超導棒材，也有采用高熱阻材料包套的高溫超導線的嘗試。

　　目前，YBCO系高溫超導材料、MgB2等新超導材料的導線製備技術也在快速發展。隨著這些新材料的實用化，超導技術進入電力系統的步伐必將加快。

　　2、超導電力技術的發展趨勢和應用前景

　　隨著高超導材料製備技術特別是第11代高超導帶材製備技術走向成熟和實用化，可以預見超導電力技術將主要基於第11代高超導帶材發展：

　　***1***高超導限流器將從開發適用於配電網的示範樣機開始，逐步向發展適用於高壓輸電網的限流器方向發展。超導限流器的原理也將呈現多樣化的趨勢。

　　***2***高超導電纜將主要應用於中低壓電壓等級。主要應用於短距離大電流的場合，如城市配電、發電廠、變電站母線、電鍍電解行業等。長距離超導輸電電纜還要克服多方面的技術障礙，距離實用化還要走很長的路。

　　***3***超導電動機的主要應用物件是大型艦船的電力推進系統，而超導同步發電機的應用物件主要是電網的同步調相，對電網進行無功補償，以改善電壓品質和電網的穩定性。

　　***4***超導電力技術和電力電子技術是電力工業的兩大發展方向，因此有機結合超導電力技術和電力電子技術的優勢而形成的新型FAcTs裝置也將是超導電力技術的重要發展方向之一。

　　3、結　論

　　超導電力技術將是21世紀具有經濟戰略意義的高新技術。超導電力技術的應用可以提升電力工業的發展水平和促進電力工業的重大變革。我國的國情和電力工業發展的固有特點決定了：採用超導電辦技術解決傳統電力工業發展的瓶頸問題是電力工業發展的必由之路。今後5至10年是在超導電力技術產業的國際競爭中取得優勢的關鍵時期。因此及時部署我國超導電力技術的發展戰略、充分利用國內各種優勢資源和採用新的機制分階段地實施超導電力技術的戰略發展目標，是關係到國經濟持續發展的重大課題。國家有關部門應在發展超導電力技術方面發揮主導作用。