超导电力技术研发分析

摘要:

超导电力技术涉及物理学、电气工程、材料科学等大量的新学科，目前，超导电力技术开始日益成熟，在各类电力装备中得到了推广与应用。利用这一技术，可以有效解决传统技术模式的不足，对于提高电器设备的工作效率有着积极的意义。针对超导电力技术的研发问题进行分析。
 

关键词:

超导电力技术;研发问题;分析
 

0引言

超导现象是荷兰物理学家海克－卡末林－昂内斯在1911年发现的，即将汞冷却到－268．98℃，其电阻会立刻消失。在此后的研究中他发现有很多的金属和合金与汞有一样的特性，即在低温时就会失去电阻。在100多年的发展以来，超导电力技术已经有了进一步的发展，在电力行业得到了广泛研究与应用。
 

1超导电力技术的现状
 

1．1国外研究情况

美国、俄罗斯、日本、韩国等国家在超导电力技术的研究技术上名列前茅。同轴交流电缆和直流电缆，额定电压分别为135kV和100kV，额定容量分别为1000和5000MVN，这是1985年美国国家实验室研制出来的;1982年超导储能系统也是其国家实验室研制出的，在各类电力系统中得到了推广和应用，这就表明，低频干扰信号可以通过此系统进行调制，并且能够达到消除电网低频振荡的效果;在1994年，日本成功研制出超导限流器，并在各个领域中得到推广。
 

1．2国内研究现状

中国科学院电工研究所、清华大学、华中科大、中国电科院及北京云电英纳超导电缆公司等是我国超导电力技术方面开展研究的先驱者。第一根高温超导电缆是在1998年由我国的中科院研制出的，在1999年，我国成功研制出第一台微型超导样;2002年我国成功研制出新型高温超导限流器;在2003年第一台高温超导变压器问世，这标志着我国超导电力技术的研究进入了新的阶段，截止到2015年年底，我国已经成功研制出高温超导流器、高温超导电缆、高温超导储能系统等。
 

2超导电力技术的研究应用与发展方向
 

2．1超导电力技术的研究应用

超导电力技术的根本原理就是利用超导体在特殊情况下可以达到零电阻，在这一技术的支撑下，各个超导设备相继研制成功，这一技术的应用范围非常广。以常见的超导限流器为例，超导限流器的功能主要有:检测、触发和限流，反应和恢复速度非常快。研制应用超导限流器的主要目的是保护电气设备，提升供电的稳定性。利用高温超导电缆可以有效提升输电密度，降低输电损失量，更好适应城市用电的要求。此外，风能、太阳能这些新型能源虽然有着显著的优势，但是也存在一些不足之处，稳定性较差，在发展这些新型能源时，需要将其与电能储存系统结合起来，这样才能实现稳定并网，为此，可以应用超导电机。超导电机容量高、损耗小、体积小、重量轻，与传统电机相比，有着显著的优势，尤其是在当今土地资源越来越紧迫，环境污染各方面压力日益严重的背景下，其性能和优势已经得到了人们的认可。
 

2．2超导电力技术的发展方向

在社会的发展下，世界上的石化资源逐年减少，环境压力愈来愈烈，人口城市化进程不断加快，在这一背景下，我们必须发展和研制新能源并网新技术，这也是社会快速发展的迫切要求。超导电力技术的优点满足了电力行业将来发展的需要，而且取得了很大的成绩。超导电力技术最开始主要应用于配电系统，电压等级偏低，输电距离较短，这几年来，超导电力技术已朝着输电领域发展。而超导装置的发展方向则是功能集成化方向，且超导电力技术的技术范围也越来越多样，可以满足多元化的发展要求，在这一方面，我国已经取得了突破性进展。此外，通过对超导电力技术的利用，可以解决各种新能源自身的间歇性和不稳定性等不足，服务于电力行业，为解决能源危机开发出一条崭新的道路。同时，超导直流输电效率比超导交流的效率要高，困为其没有交流时造成的损耗，并且在输电等量下，直流比交流具有更高的性价比。中国和日本先后对超导直流输电进行了实验;2010年由日本中部大学建成了超导直流输电电缆试验线，长200m，电流2kA，而我国科学院电工所也应用超导直流输电方式研究出传输距离为380m、额定电流10kA的直流输电线缆，这些研究充分证明了超导直流输电技术的高效性、可用性以及经济性，超导输电向超导直流方向也被认为是今后的发展趋势。
 

3结语

利用超导体零电阻特性发展起来的超导电力技术，具有良好的发展前景，它是一项具有革命性的前沿技术，超导电力工业也被美国能源部称为21世纪唯一技术储备。风力发动机由于受到重量和尺寸的限制，使其功能也受到影响，所以鉴于超导电机单机容量大、重量轻等优势，这一技术也将会成为未来风力发电机规模化的重要选择。总而言之，超导电力技术有着独特的优点和优势，能够满足将来电网安全、电能质量、可再生能源接入等方面的要求，在未来，这项技术必然会有新的突破。
 

参考文献:

［1］堵益高，马勇虎，沈锦飞．不同排列下高温超导带材交流损耗的仿真计算［J］．低温与超导，2013(8)．

［2］于朝清，吴达，任小梅，等．高温超导材料及其应用概况［C］//第十九届中国小电机技术研讨会论文集，2014．

［3］龚伟志，张栋，洪辉，等．冷绝缘超导电缆的结构及技术简介［J］．低温物理学报，2012(3)．
 

作者:明昕玥 单位:成都石室中学