超導電力技術論文
超導電力技術將是21世紀具有經(jīng)濟戰(zhàn)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(yè)的發(fā)展水平和促進電力工業(yè)的重大變革。下文是學習啦小編為大家整理的關于超導電力技術論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
超導電力技術論文篇1
淺談超導電力技術在智能電網(wǎng)中的應用
摘要：隨著科學技術的發(fā)展，我國的電網(wǎng)系統(tǒng)也在逐步向智能電網(wǎng)的方向發(fā)展，其中超導技術在智能電力系統(tǒng)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(jīng)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中開逐漸試運行了?；诖?，文本筆者將淺述超導電力技術在智能電網(wǎng)的應用。
關鍵詞：超導電力技術 ;智能電網(wǎng); 應用
超導電力技術是21世紀中具有經(jīng)濟戰(zhàn)略意義的高新技術。目前超導電力技已經(jīng)進入一個快速發(fā)展的階段。超導電力設備，如超導電纜、超導限流器、超導磁儲能系統(tǒng)、超導變壓器等已經(jīng)在電力系統(tǒng)中試運行了。超導電力技術在電網(wǎng)中的使用將大大的提高電力行業(yè)的發(fā)展、加快電力行業(yè)的改革。
隨著科學技術的發(fā)展，智能電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸開始智能化。智能電網(wǎng)能夠極大的提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及電能的質量。未來電網(wǎng)的智能化程度將會越來越高，面對智能化程度越來越高的挑戰(zhàn)，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(fā)動機、超導發(fā)電機、超導變壓器、超導儲能系統(tǒng)等一些列的高溫超導產(chǎn)品。其能夠提高單機的容量和電網(wǎng)的書店的容量，能夠降低電網(wǎng)的損耗;能夠明顯的改善智能電網(wǎng)的電能的質量，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性、可靠性，減少電網(wǎng)的占地面積以及智能電網(wǎng)的各項成本，實現(xiàn)超大規(guī)模的電網(wǎng)。
2、 超導技術在智能電網(wǎng)中的應用
2.1提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)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(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定，提高電力系統(tǒng)的有功備用率，提高電力系統(tǒng)在意外故障下的應急能力。近幾年來出現(xiàn)的限制短路電流的新技術設備-超導故障限流器利用超導體的超導和常態(tài)轉變的特點，由零電阻快速轉變?yōu)楦唠娮?，從而能夠達到有效降低短路電流的作用，能夠滿足智能電網(wǎng)對于暫態(tài)穩(wěn)定的要求。
3.2提高智能電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性
我國的智能電網(wǎng)雖然加入了可再生能源，但是還是依循著大電網(wǎng)、大機組的發(fā)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(wǎng)系統(tǒng)的動態(tài)安全性。
大規(guī)模的互聯(lián)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定主要與區(qū)域聯(lián)絡線的功率的震蕩有關。而超導儲能系統(tǒng)具有能夠快速充放電的功能，能夠為系統(tǒng)提供瞬時間的有功功率和無功功率的支持，這一系統(tǒng)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(tǒng)的震蕩。
增強互聯(lián)系統(tǒng)的電器聯(lián)系是提高系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的另一因素。相對于特高壓輸電系統(tǒng)，超導電纜具有傳輸容量大、損耗小以及靈活性能高沒有污染、占地空間小的優(yōu)點，能夠有效的解決電能傳輸?shù)钠款i。超導電纜技術在超導狀態(tài)下的阻抗小，因而能夠大大的提高互連系統(tǒng)之間的電器聯(lián)系，加強智能電網(wǎng)的小干擾安全性。
2.3提高智能電網(wǎng)的抗打擊能力
電網(wǎng)的外部打擊主要包括自然力、恐怖主義、戰(zhàn)爭、人為等各種因素。智能電網(wǎng)的防御能力主要是指電網(wǎng)抵御外部的破壞的能力，其在遭受某些外部打擊之后，還可以繼續(xù)的維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
在智能電網(wǎng)中，中小型的超導儲能系統(tǒng)，由于其具有反應迅速、容量密度高等優(yōu)點，因而能夠作為緊急備用電源保護敏感負載，提高電網(wǎng)的抗擊打能力。電網(wǎng)的預防能力是指在出現(xiàn)故障的情況下仍能夠繼續(xù)的對重要的負荷輸送大量的電力。在運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?shù)匠鞘械呢摵芍行摹Ｋ?，在輸電走廊出現(xiàn)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(wěn)定性的特點，并且光伏發(fā)點新系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水輪機組和汽輪機組相比不具有機械慣性，風力發(fā)電機組的單機容量和慣性與傳統(tǒng)的發(fā)電機組有很大的差別。能夠提高分布式發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、改善可再生能源的發(fā)電的電能的質量。
由于可再生能源的不穩(wěn)定性，系統(tǒng)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(wǎng)，實現(xiàn)和相鄰電網(wǎng)的電能交換。
2.5提高智能電網(wǎng)的電能的質量
面對社會和技術的快速發(fā)展，電網(wǎng)電壓和頻率的很小的波動都會給信息系統(tǒng)帶來嚴重的不可估量的后果。因而提高智能電網(wǎng)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(wǎng)電壓的頻率波動，提高電網(wǎng)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(diào)節(jié)有功和無功特性來改進功率的因數(shù)，進而穩(wěn)定電網(wǎng)的頻率，有效的控制電網(wǎng)中電壓的瞬時波動，對電網(wǎng)的次諧振蕩有平衡的作用，因而其能夠有效的改善智能電網(wǎng)的供電的質量。
2.6建立集約型電力系統(tǒng)
智能電網(wǎng)具有高效性是指電網(wǎng)能夠提高設備的使用率，降低線損以及運行的成本，通過新技術和高技術設備的使用提高電網(wǎng)的經(jīng)濟型。此外，超導電纜所具有的低損耗的優(yōu)勢，相對于常規(guī)的電纜來說，其的電力損耗小得多。因此，超導電力技術在智能電網(wǎng)中的使用極大的減少了網(wǎng)絡的損耗。
總之，超導電力技術在智能電網(wǎng)中的使用能夠有效的改善智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，極大地提高了智能電網(wǎng)系統(tǒng)的抗打擊能力，能夠有效的改善電能的質量，降低電網(wǎng)的損耗，建立一種集約型的電網(wǎng)系統(tǒng)。因而超導電力技術在智能電網(wǎng)中的應用對于未來電網(wǎng)系統(tǒng)具有重要意義。
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超導電力技術論文篇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，一些示范樣機也已經(jīng)研制成功的投入示范性試驗，可以說超導技術是21世紀具有戰(zhàn)略經(jīng)濟意義的高新技術。從目前電力的發(fā)展現(xiàn)狀來看，充分利用國內(nèi)各種優(yōu)勢資源開展超導電力技術的研究與開發(fā)，對于提高我國電力設備行業(yè)在國際市場上的競爭力及電力系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性能均有重大的意義。本文也是基于此，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(fā)展的思考。
關鍵詞：超導技術;電力技術;應用
引 言
我國處于發(fā)展時期，對電力技術的有力發(fā)展，會我國經(jīng)濟的發(fā)展顯示著越來越重要的作用，但是隨著電力系統(tǒng)容量的增大、系統(tǒng)結構復雜化，電力系統(tǒng)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，越來越依賴于超導技術的應用。
超導電力技術是受國內(nèi)外廣泛關注的一項前瞻性技術，將其引入電力系統(tǒng)會為解決電力系統(tǒng)的固有技術難題提供一條新的技術途徑。因此，從電力系統(tǒng)建設、管理、運行及電力設備市場出發(fā)，我國均應大力加強超導電力技術的研究與發(fā)展，開發(fā)出性能先進、市場競爭力強、有自主知識產(chǎn)權的超導電力設備。
目前，超導電力技術已進入高速發(fā)展時期，有些超導技術產(chǎn)品已進入商品化階段，若干超導電力設備，如超導電纜、超導限流器、超導磁儲能系統(tǒng)等已在電力系統(tǒng)試運行。然而，由于電力系統(tǒng)的重要性、電力設備運行條件的復雜性，電力系統(tǒng)對于全面接受超導電力裝置的準備還不充分。首先，在電力設備性能鑒定方面，目前還沒有規(guī)范的標準方法，也沒有一個能對超導電力裝置進行性能檢測的實驗基地，無法對超導電力裝置是否具備入網(wǎng)條件進行科學判斷。
其次，超導電力裝置進入電力系統(tǒng)后對電力系統(tǒng)產(chǎn)生何種影響，其裝置如何和現(xiàn)有龐大的系統(tǒng)、復雜的控制相互協(xié)調(diào)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性能及可靠性。基于此，國網(wǎng)武漢高壓研究院與華中科技大學對超導電力技術的發(fā)展現(xiàn)狀、關鍵課題、特別是超導電力裝置的性能檢測方法進行了基礎性研究，在此基礎上，籌備建設和發(fā)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(xiàn)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(jīng)濟發(fā)達國家和地區(qū)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、電力設備制造廠家、甚至國防研究部門均開展了與超導電力相關的研究工作。已相繼研制成功了輸電電纜、限流器、磁儲能系統(tǒng)、變壓器、發(fā)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(fā)了多種超導電力裝置。在Bi系高溫超導帶材走向商品化后，超導電力的研究開發(fā)重點已轉移到高溫超導。表1為國內(nèi)外近年來超導電力裝置的主要研究項目。目前，高溫超導電纜、限流器、變壓器和電動機已進入示范試驗運行階段，高溫超導磁儲能系統(tǒng)也有相應的試樣樣機問世。同時小型低溫超導儲能系統(tǒng)的產(chǎn)品已出現(xiàn)。
超導電纜的發(fā)展經(jīng)歷了交、直流低溫超導電纜和交流高溫超導電纜等幾個發(fā)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)在正常運行時處于超導狀態(tài)，損耗極小，在系統(tǒng)發(fā)生故障時能立即轉為非超導狀態(tài)，瞬間限制短路電流維持系統(tǒng)穩(wěn)定，當故障電流消失后立即恢復正常狀態(tài)。正常情況下SFCL導電狀態(tài)的躍變可在<1ms內(nèi)完成。
電力系統(tǒng)采用SF2CL后系統(tǒng)設備的短路容量可大為減少，增大電網(wǎng)的輸送容量與規(guī)模，減少設備投資。超導發(fā)電機、電動機特別受軍方關注。絕大部分超導電機研究項目都與艦船推進技術相關。美國研制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項目進行得最為成功，日立、東芝、昭和電纜等大型電力設備廠以及低溫、真空企業(yè)都參與了該計劃，研制了70MW的發(fā)電機，并實驗了多種繞組結構。現(xiàn)在的電機研究項目一般均采用高溫超導，在美國海軍的支持下，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(xiàn)代電力系統(tǒng)中用量較大的設備，其技術較成熟。以損耗為例，現(xiàn)代技術的變壓器的效率>99%。超導變壓器。須體現(xiàn)充分的優(yōu)越性才有可能替代常規(guī)技術的變壓器。MVA的高溫超導變壓器已在電力系統(tǒng)試運行。利用超導體去掉鐵心可制作空心變壓器。超導磁儲能系統(tǒng)(SMES)儲能效率高、響應速度快、能四象限實現(xiàn)有功、無功功率補償，對提高電力系統(tǒng)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(xiàn)商品化，目前，已研制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計劃的支持下，研制了用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的直接冷卻高溫超導SMES，并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(huán)境的熱損耗占整個低溫系統(tǒng)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(tài)導體(銅)和引入高溫超導體的二元復合引線2大類。在二元復合引線中，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制備技術也在快速發(fā)展。隨著這些新材料的實用化，超導技術進入電力系統(tǒng)的步伐必將加快。
2、超導電力技術的發(fā)展趨勢和應用前景
隨著高超導材料制備技術特別是第11代高超導帶材制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于第11代高超導帶材發(fā)展：
(1)高超導限流器將從開發(fā)適用于配電網(wǎng)的示范樣機開始，逐步向發(fā)展適用于高壓輸電網(wǎng)的限流器方向發(fā)展。超導限流器的原理也將呈現(xiàn)多樣化的趨勢。
(2)高超導電纜將主要應用于中低壓電壓等級。主要應用于短距離大電流的場合，如城市配電、發(fā)電廠、變電站母線、電鍍電解行業(yè)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對象是大型艦船的電力推進系統(tǒng)，而超導同步發(fā)電機的應用對象主要是電網(wǎng)的同步調(diào)相，對電網(wǎng)進行無功補償，以改善電壓品質和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
(4)超導電力技術和電力電子技術是電力工業(yè)的兩大發(fā)展方向，因此有機結合超導電力技術和電力電子技術的優(yōu)勢而形成的新型FAcTs裝置也將是超導電力技術的重要發(fā)展方向之一。
3、結 論
超導電力技術將是21世紀具有經(jīng)濟戰(zhàn)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(yè)的發(fā)展水平和促進電力工業(yè)的重大變革。我國的國情和電力工業(yè)發(fā)展的固有特點決定了：采用超導電辦技術解決傳統(tǒng)電力工業(yè)發(fā)展的瓶頸問題是電力工業(yè)發(fā)展的必由之路。今后5至10年是在超導電力技術產(chǎn)業(yè)的國際競爭中取得優(yōu)勢的關鍵時期。因此及時部署我國超導電力技術的發(fā)展戰(zhàn)略、充分利用國內(nèi)各種優(yōu)勢資源和采用新的機制分階段地實施超導電力技術的戰(zhàn)略發(fā)展目標，是關系到國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重大課題。國家有關部門應在發(fā)展超導電力技術方面發(fā)揮主導作用。
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