超导技术

超导技术（通用12篇）

超导技术 篇1

超导电力技术是一门前沿高技术,是电气工程领域的革命性新技术。超导电力技术的应用,可以提高电网的输送能力、降低电网损耗、实现电能的快速存取、有效地限制短路电流,因而可以改善电能质量、提高电力系统运行的稳定性和可靠性,从而为实现安全、高效、坚强的智能电网提供强大的技术支持。因此,超导电力技术被誉为21世纪电力工业唯一的高技术储备,已成为国际能源技术发展的重要方向之一。

目前,高温超导电力技术已进入示范应用与准商业化应用阶段:高温超导限流器、变压器、磁储能与超导变电站均已示范运行,高温超导电缆已准商业运行,但高温超导电力技术的大规模应用尚有一定距离,还有诸多问题需要进行研究与解决,还有必要探索高温超导电力应用新技术,以促进于加快高温超导的商业应用。本报告将介绍新型高温超导磁悬浮飞轮储能技术、高温超导逆变技术、及高温超导无线电能传输技术研究的进展情况。

为展示超导电力技术领域的最新进展和发展趋势,共享最新学术和技术成果,《电工电能新技术》编辑部特邀中国科学院电工研究所张国民研究员担任特约主编,主持“超导电力技术”专题,希望与作者、读者一起,共同研讨超导电力技术的应用与未来,共同推进超导电力技术各方面的研究。征稿方式及注意事项如下:

一、专题征稿范围(包括但不限于)

1.超导电缆技术。2.超导变压器技术。3.超导限流技术。4.超导储能技术(磁储能与飞轮储能)。5.超导电机技术(电动机于发电机)。6.其他超导电力应用技术与新技术探索。7.超导电力装置在电网中应用技术。8.超导电力装置的动力学建模研究。9.含超导电力装置的电力系统的理论问题。

二、投稿要求

1. 论文应重点突出、论述严谨、文字简练、避免长篇公式推导(必要的推导可列入附录),篇幅以6-8页为宜。2.来稿请用Word排版、格式、摘要、作者信息参照《电工电能新技术》论文模板。

三、投稿截止日期:

2017年6月30日,拟于2017年9月出版。

四、投稿方式:

请登录http://159.226.64.23/Jwk_dgdn/CN/volumn/home.shtml注册作者用户名和密码投稿,请注意在投稿栏目中选择“超导电力技术”。

真诚欢迎国内外相关领域的专家学者及国家级科研计划承担单位踊跃投稿!

联系方式:杜永红 010-82547196 duyonghong@mail.iee.ac.cn 张国民 gmzhang@mail.iee.ac.cn

摘要：<正>超导电力技术是一门前沿高技术,是电气工程领域的革命性新技术。超导电力技术的应用,可以提高电网的输送能力、降低电网损耗、实现电能的快速存取、有效地限制短路电流,因而可以改善电能质量、提高电力系统运行的稳定性和可靠性,从而为实现安全、高效、坚强的智能电网提供强大的技术支持。因此,超导电力技术被誉为21世纪电力工业唯一的高技术储备,已成为国际能源技术发展的重要方向之一。

超导技术 篇2

摘要：伴随电力系统的快速发展，越来越多的智能化技术设备应用到电力系统当中，智能电网成为电力事业发展的重要方向。随着智能电网的逐渐发展建设，随之而来的是超导电力技术在智能电网中得到了广泛应用，应用前景被一度看好，在未来智能化电网中将会派上用场。

关键词：超导电力技术;智能电网;应用

社会发展中对于电能需求越来越大，促进了电力企业的长足发展，当前的技术还不能满足电力工业的发展。电力企业开始尝试使用新技术设备，其中超导电力技术的应用具有显著成效，对于提高电力系统的运行效率、提升运行的安全稳定性发挥了不可替代的重要作用。

1超导电力技术概述

超导电力技术是应用物理学中的电力原理，利用超导体材料的物理性质，与电力工程相结合的一门新技术。近些年来超导电力技术得到了西方国家的高度重视，美国把这门技术纳入到制定的电网规划当中，计划借助其技术在全美进行骨干电网的建设，由此将其技术摆在了突出位置。众多学者一致认可在21世纪中超导电力技术会成为电力工业一种为数不多的高新技术储备，一些发达国家也一致认为高温超导电力技术将会是未来电力工业发展的一大趋势，具有重要的经济战略意义[1]。我国对于超导电力技术同样给予了高度重视，各大高校极力研究超导技术，并取得了很大进步，但是仍然与发达的国家在技术水平上有很大的差距。但是无论怎样，发展超导电力技术已经成为电力工业的发展趋势，无论如何我国都不会放弃对这项技术的研究。超导电力技术研究内容纷繁复杂，与多种学科领域有着紧密的联系，对于研究工作还存在着很大的困难。在未来高温超导产品是在其技术发展而来的主要产品，对于保证供电系统的安全可靠性，提高电网电能质量都有着意义深远的作用。

2超导电力技术在未来智能电网中的应用

2.1提高系统小干扰稳定性

尽管在未来可再生能源是世界工业生产最主要的使用方向，将会有更多的可再生能源应用到智能电网当中，我国还是按照大电网、大机组的发展方向，远距离大容量的电能输送是我国智能电网主要处理的建设工作，使得系统运行的动态安全性大为降低。小干扰是否稳定与在一定区域内联络线的功率振荡有着很大关系。如果超出功率限制的部分在输电系统中能够得到实时补偿，能够做到当过低的功率时释放一定的功率，当过高的功率时吸收一定的功率，这样就可以使得联络线功率达到平稳状态，小干扰稳定性也就会得到相应的提高。在大规模互联系统中有储能系统的设置，储能系统起到在短时间内快速充电和放电的作用，支持有功与无功功率的提供，可以实时地对线路功率通过附加阻尼控制器来完成，阻尼系统振荡[2]。增强互联系统中的电气联系同样能够提高系统动态稳定性，通常采用大于500kV的特高压输电系统来增强电气联系。但是特高压输电系统的设计制造较为困难，特别是在电缆上设计制造的要求极为严格苛刻，因此超导材料制成的电缆为增强电气联系，从而提高系统动态稳定性发挥了重要作用。由超导材料制成的电缆具有损耗小、传输容量大等优点，是提高电能传输切实可行的解决方法。在超导情况下超导电缆技术的阻抗很小，由此增强了互联系统的电气联系，大大提高了小干扰安全性。

2.2提高系统暂态稳定性

智能电网的“智能”重点体现在针对影响电力系统的不安全因素具有自治与自我治愈的能力，能够从根本上保证安全稳定可靠的电网运行。在未来为了更好地促进电网发展，要求在智能电网中能量流动具有双向性，这就要求新技术设备能够对电力系统扰动起到良好地缓解消除作用。大型超导储能装置在大型电网系统中以其反应快速的特点，对于控制暂态稳定起到了很重要的作用。在发生故障情况下迅速进行有功与无功，增加了系统的可靠性，与大电网稳定装置相比，还具有过剩能量回收的优点，不至于使过多的资源流失。超导储能系统被看做是一种具有灵活性的交流输电系统，具有强大的功能，使暂态稳定性大为提升。当发生故障的时候，暂态稳定性能够及时将故障部分隔离，当故障不能及时得到隔离，对于暂态稳定性的研究是无稽之谈。短路电流水平随着电网容量逐渐扩大而提高，如果按照短路水平进行对电气设备的设计，设计制造的成本将会增加，严重情况下会影响到选型。现今从运行方式与电网结构方面考虑降低短路电流，势必会花费一笔巨大的费用，产生系统运行不稳定的问题。近年来针对短路电流现象的限制，采用了超导故障限流器进行对其限制，是一种新兴的技术设备，可以在短时间内将零电阻转换成高阻值，使短路电流现象得到有效地控制，体现出对于保证快速准确性的暂态稳定要求。所以针对上述对于系统暂态稳定性的论述中可以知道，超导故障限流器对于保证暂态稳定性具有重要的作用，该技术设备犹如坚固的天然屏障能够将故障问题很好地隔绝，以免系统运行不再受故障的打扰，能够对不平衡的有功功率进行补偿，极大地促进了系统暂态安全稳定性能的长久性。

2.3提升电网的抗打击能力

电网系统的正常运行也会受到外界因素的影响，外界因素包括自然环境与人为因素的影响，这就要求电网要对外界因素有良好地抵御能力，在受到外部打击的`情况下，仍然能够保持系统的正常稳定运行。对于抗打击能力，重要一点是重要负荷的供电，中小型的超导储能系统在配电系统中具有很多优势，如反应速度快等特点，可以在特殊紧急情况下作为备用的电源保护敏感负载。针对电网的抗打击能力，在系统受到外部因素的影响下，重要负荷还能够进行大量电力的输送。超导电缆技术运行电压比较低，所以运行中低电压的情况下，超导电缆充当起了搬运工的角色，将巨大的电能传入城市负荷中心。即使输电走廊受到了较为严重的破坏，也能够维持重要负荷正常持续的供电。所以超导电缆对突如其来的情况，对外界因素的抗打击方面有着广阔的应用前景。

2.4提升电网的电能质量

在信息化技术快速发展的今天，电网电压不稳定的波动对于信息系统的正常运行，对工业产品的质量都有着不可小觑的影响。超导储能设备起到了调节有功和无功功率，通过功率的调节功率因数进行调节，对瞬时波动起到很好地控制作用，促使电网频率稳定下来，电网次谐波振荡达到平衡状态，这使得供电质量得到了改善，这是超导储能设备在配电方面发挥重要作用的体现[3]。在输电方面，大型超导储能装置对于提升大功率远距离输变电系统的电网电能质量也具有重要作用。为了避免频率波动，其装置进行瞬时吸收与释放能量，促使电压波动小，保证电压的稳定性。

3结束语

综上所述，文章从两个方面对超导电力技术在未来智能电网应用展开了论述。第一部分是对超导电力技术基本概念的论述，可以知道超导电力技术是超导材料与电学工程相结合发展而来的一种重要技术。第二部分从四个方面对其技术在未来智能电网中的应用，可以看出超导电力技术在未来智能电网中的应用体现在提高系统小干扰稳定性等。作为一种经济战略意义的高新技术，未来在外界因素抵御能力等方面将会有很大的改观。目前其技术的应用还处于探索阶段，不过对此应抱以十足的信心，相信通过长期夜以继日的深入研究，其技术将会更加成熟，得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]姚永嘉.浅析智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用[J].山东工业技术，，22：231.

[2]张利.智能电网中的电力设计技术分析[J].科技展望，，4：101.

超导技术 篇3

真空超导采暖系统是一种超导传热和高效换热的新技术。本技术利用单管或双管采取真空封闭超导液循环传热采暖的全新工作原理，克服了旧式水锅炉的气阻、腐蚀、传递效率低的三大缺点。其主要优点如下：

1.起动温度极低 只需35℃即可开始传热。而水的传递温度必须超过或达到100℃，水升温很慢，传递更慢，一般水暖的起动升温必须经过1~2小时才能达到室温。超导采暖只要点燃几张报纸就可以使散热器烧暖，它的传递速度是水暖的几十倍，每分钟可传递20米左右。

2.零下40℃不会结冰 真空超导采暖系统在零下40℃都不会结冰，没有冻结的隐患。水暖设备在寒冷的北方，只要停一天供暖，就会冻裂水管或散热器（片）。

3.终身不用维修 水暖设备每年都要维护检修，并且还有漏水、冒水、滴水现象，保养得再好，水暖设备的寿命也只有6~7年，但超导采暖系统一次组装成之后，只要不是人为破坏，就可终身不用维修，使用寿命长达20 ~ 50年。

4.结构简单 安装方便 家庭取暖只需普通取暖炉简单改制就可利用，不用散热片或使用散热片均可，一根导管或二根导管都可传热。如果导管上绕上散热片或购买现成绕制管式散热器，则不仅成本低，而且采暖效果更佳。

5.节省能源 比水暖设备节煤50%左右，节省油、汽40%以上，可降低综合使用费50%，但热效率提高30%，5~8分钟即可使散热器表面温度达到70 ~ 100℃以上。

6.节水100% 超导采暖是用超导液代替水，每50平方米的房间只使用3公斤的超导液，一次灌装终身使用。

本技术有广阔的市场前景，主要用于家庭、办公室、学校、商店、暖棚、花窖、养殖场、热水、食品烘箱、锅炉改造、烘干、余热回收、陶瓷隧道加热等采暖加热场所。他将是21世纪采暖行业的领先技术。

若开一家暖气安装门市部，只要有水暖、电焊工具，就可以进行家庭和工业取暖安装的工程作业，投资数千元即可开业，若承接大工程，可成立采暖设备安装公司，只需简单的设备和工具。活动资金可根据工程的大小而定。资金周转一般在一个月左右，利润是投入额的数倍。

投资效益分析

以普通一套120平方米住宅为例：安装水暖炉具、散热片、导管，安装费用共约需3000元，安装超导采暖系统不超过1200元，按收取2200元计算，安装者可获利1000多元。

1.炉具制作成本 材料A3钢板50元、导管40元、铸件15元、电费5元、工资30元，合计140元，市场售价450 ~ 600元。

2.散热器制作成本 管材8元/米，绕片10元/件，工时6元，每件计24元，市场售价40元/米。

3.120平方米（按三室一厅计算）需要 每个房间用6米（绕片式散热器），计：6米 × 4间 = 24米，24米 × 24元/米 = 576元。

4.管材成本 8元/米，即48元/根 × 6根 = 288元。

5.电气焊成本 材料20元，人工60元，超导液6公斤30元。

6.合计支出 炉具140元 + 散热器576元 + 导管288元 + 焊料20元 + 人工 60元 + 超导液30元，合计1114元。

7.安装一户收费 按2200元计算，2200元 - 1114元 = 1086元，每户安装费中获利1086元。依此类推，一个月装10 ~ 20户，那么一个月的收入达1万 ~ 2万多元，一年就是10万 ~ 20余万元，如果再多几十个人搞安装，一年上百万元、上千万元也是有可能的。

8.出售零部件利润 炉具成本价140元，出售价600元；散热器成本价每米24元，出售价每米40元；超导液每公斤成本5元，市场售价50元以上。

技术转让

1.现场参观考察，满意后签订技术转让合同，技术服务费1.26万元。2.提供真空超导液采暖系统炉具工艺图纸、真空超导液配方及工艺、热管密封技术等全套技术资料。3.提供真空超导液用量的计算方法。4.如因技术原因造成接产者半年后无效益，本单位无条件退还技术转让费。5.提供权威部门的检测报告、有关专利文件（复印件）。6.为接产方提供该项技术的后续成果和长期免费技术咨询。7.可提供上门建厂服务。

承诺及联系方式：

本着对读者和用户负责的精神，我们愿意对该项目的真实性负法律责任，如有不实，愿双倍赔偿来人的旅差费。如需转让该技术或了解详细情况，请来电来信免费索取可行性报告及相关资料。

超导电力技术在未来智能电网运用 篇4

1 增强电力系统稳定性能

以智能电网的发展来看, 具有独特的自治能力和自愈能力, 从根本上确保电网运行的安全性、稳定性。而智能电网的未来发展, 也必将实现能量双向流动, 通过更多新设备、新技术的运用, 可逐渐减少由于电力系统扰动而产生的影响, 满足智能电网的未来发展需求。作为控制大电网稳定性的重要手段, 可考虑采用超导储能装置, 以发挥一个独立输出、快速反应的电源功能, 加设到电力系统中, 有效确保系统的有功备用效率, 即使发生故障情况下, 也可快速反应, 将故障损失降到最低[1]。通过快捷、有效的有功调节或者无功调节, 可极大增强系统可控性能, 提高应对扰动能力, 进而确保整个系统的安全、稳定运行。与当前已经投入使用的电网稳定装置相比, 采用超导电力技术, 可更好地回收过剩能量, 提高反应速度, 满足智能电网对稳定性提出的更高要求。因此, 将超导储能技术当做功能强大的全新装置, 实现电能和电网之间有功功率的灵活交换, 由过去被动致稳转变为主动致稳, 效果良好。

另外, 若想保持电网运行的稳定性, 及时隔离故障部分也是有效方法之一。如果系统出现故障, 而电气系统不能及时隔离, 必然对暂态稳定不利。随着电网容量的进一步扩大发展, 短路电流水平随之增强, 但是由于电气设备设计时主要以短路容量为标准, 因此极大提高开关设备成本, 甚至难以准确选型。因此, 为了进一步控制短路电流, 以当前使用的方法来看, 无论是改变运行方式还是电网结构, 或者运用电气设备, 都将带来成本的增高, 也对电力系统的稳定性不利[2];如果采用超导故障限流器, 将有效控制短路电流现象, 通过实现超导体中常态和超导的转换, 将零电阻在最短时间内转化为高阻值, 控制短路电流现象;因此, 应用超导故障限流器, 可刚好地满足智能电网运行的快捷性、精准性、稳定性, 快速将故障隔离, 并利用超导储能装置实现有功功率的补偿, 双重保障稳定性, 确保智能电网顺利运行。

2 支持可再生能源的运用

在低碳经济发展的大背景下, 可再生能源已成为发展未来电力的重要一部分。若想提高可再生能源的应用效率, 必须采取必要的措施或方法, 改善可再生能源品质, 更好地与智能电网运行相结合, 实现能源系统互动、优化互补, 增强能源应用效率。应该认识到, 可再生能源具有不稳定性和间歇性等特征, 再加上光伏发电系统的运用与传统汽轮机组、水轮机组等有所不同, 而风力发电机组中的惯性与单机容量等也有所不同, 因此发电方式的变化, 必将带来电网结构、管理手段及控制方法的转变, 对电力系统如何安全、有效、稳定运行, 提出更多挑战[3]。超导电力技术的运用, 实现了电网备用储能需求, 可极大支持可再生能源的发电接入, 对增强电网运行安全性、可靠性具有重要意义。同时, 超导电力技术还可改善分布式发电系统的运行方式, 提高可再生能源发电的电能质量, 保障功率平衡。

3 增强智能电网的抗打击能力

对于电网运行来说, 可能受到各种外部打击作用, 如自然力、战争、人为因素等等;以我国2008年严重的冰冻灾害对电网造成的影响来看, 提高电网抗打击能力至关重要。以智能电网发展来看, 增强防御能力就是有力抵挡来自外部的破坏力, 即使电网受到一定的外部打击, 仍能确保安全、稳定运行, 尤其保障对关键负荷的有效电力输送。

增强智能电网的抗打击能力, 关键在于保护对重要负荷的供电能力。因此可以考虑在配电系统中, 应用中小型超导储能设备, 以发挥容量密度高、反应速度快等优势, 可作为紧急时期的备用电源, 发挥有力保护作用。增强电网防御能力, 就是在电网处于非正常运行的情况下, 仍能确保对重要负荷的大量电力输送工作。利用超导电力技术, 即使运行电压比常规电缆偏低, 仍能将强大的电能通过超导电缆传输到负荷中心[4]。因此, 即使输电走廊出现问题, 也可通过超导电力技术确保重要负荷的正常运行。通过应用超导储能备用技术或者超导电缆的大容量传输技术, 可全面确保智能电网的防御能力提升, 应用于突发情况中, 具有一定现实意义。

4 确保智能电网的电能质量

随着信息化社会的飞速发展, 电网电压与频率的波动作用可能给信息系统的稳定运行带来影响, 并对工业产品的质量与寿命产生危害。因此, 提高电网的电能质量, 应引起足够重视。一方面, 输电系统的质量控制。对于远距离、大功率的输变电系统来说, 通过应用超导电力技术, 可有效确保电网的电能质量。这样, 可以实现瞬间吸收或者释放能量的目标, 减少频率波动;同时通过超导电力技术的电压支持或无功支持, 也可确保电压的稳定性。

另一方面, 配电系统的质量控制。以中小型超导储能设备运行, 尤其是微型超导储能来看, 可以通过对速度的调节来优化有功特性或无功特性, 以此改善功率因数, 确保电网频率的稳定性, 减少电压波动, 实现电网谐波平衡, 提升供电质量, 满足工业、生产、生活等全方面需要[5]。

在优化电能质量过程中, 并不需要涉及较大的超导储能系统容量, 但是对功率要求较高。因此, 通过提升输电层面与配电层面的电能质量, 基本可确保智能电网的优质性发展。

5 实现集约型

通过应用智能电网, 具有高效性特征, 极大确保电网设备的使用效率, 降低线损, 优化运营成本。通过应用新技术、新设备、新手段, 可确保网络安全、稳定运行。使用超导电阻, 实现电流密度的无临界, 并以高温超导线作为主要导体, 可增强电流能量传输性能。由于超导电缆的损耗极低, 可有效控制供电网络的损耗问题, 与低碳经济发展目标相一致。另外, 超导电缆的结构非常紧凑, 即使不增加电缆的尺寸, 也可确保传输功率的有效提升, 同时对环境影响非常小, 基本可以忽略不计[6]。因此, 从电缆运行的安全性、经济性角度来看, 该技术的应用可确保供电稳定性, 节约安装空间与成本, 具有广泛的应用前景。

总之, 超导电力技术在智能电网的应用尚处于初级探索阶段, 结合我国电力系统发展的实际情况及运行特征, 超导电力技术必将在未来智能电网发展中, 发挥重要作用。

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].电工文摘, 2010 (3) .

[2]杨公安, 蒲永平, 王瑾菲, 等.超导材料研究进展及其应用[J].陶瓷, 2009 (7) .

[3]徐建, 邱晓燕, 汪兴旺.超导储能技术对智能电网电压稳定的影响[J].四川电力技术, 2009 (z1) .

[4]胡炜, 王璐, 王晶晶, 王清.智能电网技术框架下的节能降耗技术若干思考[J].2010年中国电机工程学会年会, 2010.

[5]胡毅, 唐跃进, 任丽, 等.超导电力技术的发展与超导电力装置的性能检测[J].高电压技术, 2007 (7) .

超导技术 篇5

提出了超导磁悬浮望远镜的概念,建立了模型,提出了稳定悬浮方案,并用有限元软件对磁悬浮望远镜的磁场进行了三维静态分析,为南极望远镜水平轴系结构设计提供了新的思路.

作 者：顾伯忠 张向国 GU Bo-zhong ZHANG Xiang-guo 作者单位：顾伯忠,GU Bo-zhong(中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏,南京,210042)

张向国,ZHANG Xiang-guo(中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,江苏,南京,210042;中国科学院研究生院,北京,100049)

超导技术 篇6

采暖技术的一次伟大革命，无与伦比的超前技术。

投资办厂者的最佳选择，广阔的市场前景。

传统的热水供暖方式，制作成本高、耗能大、传热慢、废水多、使用寿命短、维护困难。所有这些严重地制约了水暖的发展和普及。而真空超导传热系统，从根本上消除了传统水暖传热慢和热效率低的弱点，而且具备了高效、节能、安全、环保的优点，是采暖技术的一次伟大革命。真空超导采暖系统，只需一个小小的煤炉?穴或燃气、燃油、电力炉等?雪就可给家庭的暖气、暖床、淋浴器、干燥设备、烘房、烘箱以及温室大棚、温床等提供热能。只需点燃１～２张废报纸，就可将取暖设备烧热。这一技术是当今世界公认的最先进的超导传热新技术，是生产２１世纪换代采暖设备的技术，它蕴藏着巨大的市场。

一、无与伦比的优点

真空超导取暖比水暖的优势：①低温启动，传热速度快：３５℃就传热，点火几分钟，散热器表面温度达７０～８０℃，传热速度每分钟可达２５米，传热效率达９５％以上，是水暖的数倍，克服了旧式水暖锅炉的气阻、腐蚀水管和传热效率低三大难题。且随烧随热，大大方便了用户，省去了预热时间。②零下４０℃正常运转：水暖设备尤其在寒冷的北方，只要有一天不烧，水就会结冰，会爆裂水管或散热片。而真空超导液传热采暖系统在零下４０℃都正常工作，不用维修，其寿命可达５０年以上，节省了大量的维修费用。③节省能源：可用各种能源供热，比水暖系统节煤５０％，节省油、气３０％以上；降低综合使用费用５０％以上，而热效率却比水暖提高５０％，５～８分钟就可将散热器表面温度提高到９０℃以上，最高温度达２４０℃。用介质管导热可在摄氏几千度温度下直火加热。④节水１００％：真空超导液采暖不用水，用真空超导液代替水，在密封真空环境下工作，所以一次加入，永久使用，不燃烧，无毒无味，安全可靠，省钱节能。

二、前景广阔的市场

由于真空超导液采暖技术具有热量高、节能省时、不用维修、投资少等特点，应用范围极广，凡是有能源的地方均可使用该技术，它不仅用于家庭、学校、办公室采暖，还可广泛用于蔬菜大棚、温室、养殖场、热水洗浴、食品烘箱、药材、木材、食品烘干、陶瓷、隧道加热等领域。在温室大棚里的运用，将会带来一次绿色革命，可提高产量２０％～３０％，利用该技术研制开发出体积小的烘干设备，为酿酒、果蔬、烟草、饲料、食品等行业烘干提供了高效、节能、环保、安全的干燥设备。其成本低、效益好、利润高。又如：家庭使用超导采暖技术，用一只普通采暖炉就行，不用散热片，用一根或两根导管都可导热，占空间少，不影响装修，且成本低。因此，使用该技术能为投资者带来无限商机，市场前景十分广阔。

三、最佳的投资者及投资办厂的条件

随着冬季供暖商品化的发展，尤其是农村种植业结构的调整，温室大棚的迅猛普及，真空超导液采暖系统为我国北方地区及南方地区带来了广阔的发展空间。该技术适合水暖器材厂、五金厂、锅炉制造厂、供暖公司、采暖设备安装公司、食品加工机械厂配套生产或经营。生产规模可根据本地条件和自身能力，该项目既适应小规模生产，也适合有一定规模的大厂生产。小规模办厂的基本条件：厂房３０～１００平方米、电压２２０伏、工人２～５人?穴含技术人员１人?雪。设备：小型电焊机１台，气焊设备１套，五金工具、真空泵１台。设备总投资约３５００元，流动资金３０００～５０００元，所需散热器可在市场或厂家购买。原材料：普通钢板、钢管、电气焊材料等。如此小的投资，心动了吗?芽心动不如行动。

四、技术转让费用及付款方式

为使该技术尽快转化为生产力，我们决定向外推广转让这项高效节能、环保安全的高科技成果。技术转让费１２６００元；付款方式：欲接产者请携带身份证及相关证件，免费参观现场演示，满意后再签定技术转让合同，支付转让费。

五、转让内容

１．提供真空超导液采暖系统炉具工艺图纸、真空超导液配方、工艺流程等全部技术资料。２．提供真空超导液用量的计算方法。如因技术原因造成接产者半年后无效益，我单位退还技术转让费。３．提供权威部门的检测报告４．提供有关专利文件（复印件）。５．提供商标使用授权书。

六、承诺及联系方式

本着对读者和用户负责的精神，我们愿意对该项目的真实性负法律责任，如有不实，愿双倍赔偿来人的旅差费。如需转让该技术或了解详细情况，请来电来信，即可免费索取可行性报告及相关资料。

超导技术 篇7

进入21世纪以来,随着我国经济的迅速发展,电力需求也不断增加。但我国的能源资源与电力负荷在地理上的分布呈现极不均衡的特点。我国的能源资源( 常规化石能源或可再生能源) 主要集中在经济发展相对缓慢的西部和北部,而负荷大部分分布在经济较为发达的中部和东部地区[1]。因此,可以预见,远距离、高容量、跨区域输电将成为我国未来电网发展的重大挑战。

经过10多年的技术研发和实践,我国交流和直流特高压输电技术和电网技术获得重大进展,为实现大容量远距离输电奠定了坚实基础。然而这些建立在常规技术基础上的大容量输电,在输电损失、环境影响、输电走廊、电网安全等方面都存在一些不足之处。

为了满足未来的需求,实现性能更为优越的输电方式,一些采用新材料、新器件、新原理的输电技术,如新型电压源直流输电技术( VSC-HVDC) 、直流电网技术、超导输电技术、新型大容量输电线路技术等正分别处于基础研究、技术攻关或试点示范过程之中。如果这些先进输电的技术瓶颈获得突破,并能够实用化,则将为我国未来电网发展提供更多的技术选择。

本文分析了高温超导输电技术在应对我国能源变革和电网发展所具有的优势,并指出了我国未来电网对其的需求,从而提出进一步发展超导技术的相关建议。

2 我国中长期电力供需情景及电力流预测

2. 1 我国中长期电力需求预测

截止2013年底,我国全社 会用电量 达到了5. 3223万亿k W·h,2013年,人均用电 量达到3911k W·h / 人。根据预测,2020年以前,电力需求将保持每年5% ~ 6% 的增长,2021 ~ 2030年,电力需求年均增速将放缓到3. 5% 左右,2031 ~ 2050年,电力需求年均增速进一步放缓至1% 左右,到2050年全国需电量将达到11. 6 ~ 15万亿k W·h[2],表1为预测的我国中长期电力需求。

我国未来大部分用电量需求集中在经济较为发达的中部和东部地区,中国分区用电量发展趋势预测见表2。

2. 2 我国中长期电力供应能力

为应对高速增长的负荷需求,我国未来的能源开发也面临巨大挑战。我国能源资源总体分布是西多东少、北多南少。大兴安岭-太行山-雪峰山以西地区的煤炭资源量为5. 1万亿吨,占全国煤炭资源总量的92% ; 西南地区( 四川、重庆、云南、贵州、西藏) 水力资源可开发量占全国的2 /3; 全国陆地风能资源潜在开发量约为24亿k W,90% 以上分布在“三北”地区( 东北、西北、华北北部) ; 青藏高原、甘肃、宁夏北部、新疆南部、蒙西等我国西部地区太阳能资源最为丰富。

( 1) 煤电

碳排放气候变化、环境保护和煤炭产能是限制煤电发展的主要因素。受煤炭产能约束,2030年燃煤发电量上限按6. 2 ~ 7万亿k W·h、煤电装机按12. 5 ~ 14亿k W考虑; 2050年燃煤发电量上限按7~ 7. 5万亿k W·h、煤电装机按14 ~ 15亿k W考虑。随着国际国内环境保护压力的不断加大,特别是近年来我国中东部广大地区面临严重雾霾的现实威胁,减少煤炭利用的呼声日趋高涨,政府也出台相应的限煤措施。在此情况下,燃煤发电虽然在煤炭的各种能源利用中效率高、环境影响小,但由于总量巨大,其进一步发展规模的前景仍存在一定的不确定性。

( 2) 天然气发电

综合考虑国内外资源,预计2030年、2050年我国天然气最大供应能力分别为4600 ~ 4800亿m3、5500 ~ 6000亿m3左右。按照远景年我国天然气用于发电比例按20% 考虑,2030年天然气供应可支撑发电量约为0. 46 ~ 0. 48万亿k W·h,装机约1. 0 ~1. 1亿k W; 2050年可支撑发电量约为0. 6万亿k W·h,装机约1. 3亿k W。随着非常规天然气勘探和开采技术的进一步成熟,2020年后天然气产量有可能实现跨越性增加; 而分布式能源的发展有可能使天然气用于发电的比例大幅提高,预计气电发电量可能增加至1. 8万亿k W·h左右,装机约4亿k W,但取决于资源勘探和开发技术的进展,此前景的实现仍存在较大的不确定性。

( 3) 核电

至2013年底,我国核电 装机容量 为1461万k W,随着乏燃料发电等技术的发展,铀资源已不再构成我国未来核电发展的最主要制约因素。而为了保证核电安全,核电厂址对地震地质、水文气象、环境保护、人口密度等众多因素的要求更为严格,厂址资源将是我国核电发展的最主要影响因素。根据厂址普选工作成果并考虑进一步选址勘察的潜力,远景核电可满足3 ~ 4亿k W的装机规模。

( 4) 水电

我国水电资源丰富。至2013年底,我国水电装机容量约为28002万k W,东部水电已开发完毕,中部水电开发程度也已将近八成。按照水能蕴藏量统计,远景年,我国水电发展上限大致达到5亿k W。

( 5) 风电

截至2013年底,我国风电 并网装机 规模达7548万k W,居世界第一。就近期而言,电网消纳能力是制约“三北地区”风电发展的最主要因素,开发成本则是制约海上风电发展的最主要因素。随着电力装机结构中调峰电源比例的不断提高、智能电网和先进储能技术的推广应用,风电的消纳难题将得以逐步解决,而随着风电技术的进步、化石燃料发电成本的增加,未来风电的竞争力也将逐渐增加。2020年我国风电装机将达到2亿k W,期望到2050年,我国风电装机规模能达到10亿k W。

( 6) 太阳能发电

截至2013年底,我国太阳能发电并网装机规模达1479万k W。随着太阳能发电技术的进步、化石燃料发电成本的增加,未来太阳能发电的竞争力将逐渐增加。2020年我国太阳能发电装机将达到5000万k W,期望到2050年,我国太阳能发电装机规模能达到5亿k W。

综合考虑各类发电资源的供应能力,我国远景2050年能够实现的发电量最大规模在14. 2 ~ 16. 6万亿k W·h左右。其中,化石能源发电量占53. 5%~ 56% 左右,非化石能源发电量占45% 左右。装机容量的最大规模在38. 3 ~ 43亿k W左右。化石能源装机规模占40% ~ 44. 2% 。最高可支持人均装机达到2. 6 ~ 3k W,详见表3和表4[3]。

2. 3 电源发展模式和区域布局预测

总体上,我国未来电源的发展应遵循骨干电源与分布式电源相结合的模式。不同类型电源的开发模式根据其能源资源的分布、环境影响、运行和使用特性不同而各有侧重。发展的区域分布则更与这些因素密切相关。

( 1) 煤电

目前中东部地区煤电装机总量约5. 4亿k W,占煤电装机总量的比重约2 /3,而西部地区仅占1 /3左右。未来中东部地区新增煤电将受到严格控制,新增煤电主要以在西部和北部煤炭产区建设现代化大型煤电基地为主要发展模式; 煤电总量也应得到控制,预计在2030年达到供应顶点,2030 ~ 2050年主要立足于存量调整,做好存量机组的替代、淘汰和更新工作,煤电装机总量呈稳中下降趋势。

( 2) 气电

天然气发电和燃气分布式能源的发展,能起到改善能源结构、节能减排等作用,主要应布局在中东部地区,以采用分布式高效综合利用为主要发展模式。在国内常规天然气开采稳步增长,非常规天然气开发取得突破,天然气国际进口通道逐步完善,具备可靠、稳定的天然气供应能力条件下,气电是替代部分煤电机组、改善我国以煤为主的电力供应结构的重要选择。长远来看,天然气发电装机规模有望超过2亿k W。

( 3) 水电

水电开发呈现逐步西移、梯级推进态势,以大型水电基地开发为主要模式,2030年左右将基本开发完毕,装机总量应达到4. 5 ~ 5亿k W。

( 4) 核电

近中期核电开发以在东中部建设大型核电基地为主要模式。中长期来看,中国作为能源消耗大国和碳排放大国,在能源需求刚性增长、环境保护、应对气候变化等多重压力下,发展核电仍势在必行。由于日本福岛核事故的影响,预计2020年发展规模很有可能在6000万k W左右,2021 ~ 2030年,若内陆缺能省份核电开始规模化发展,预计全国新增核电约7000 ~ 9000万k W,2030年总装机达1. 3 ~ 1. 5亿k W左右,核电的潜在发展规模有望达到3亿k W左右。

( 5) 风电

近期主要在“三北”地区发展大规模风电基地,“三北”10个省区风电开发规模已占全国的80% 左右。预计2015年全国风电将达到1. 2亿k W,2020年将达到2亿k W,风电跨区消纳成为待解决的主要问题。未来应采取西部北部大型风电基地开发与中东部分散开发相结合的模式,充分利用华中、华东、南方等地区的风能资源条件和消纳市场,扩大中东部地区分散式风电开发规模,促进海上风电规模化开发,提高风电发展速度。根据对清洁能源的需求,远期全国风电装机规模期望达到10亿k W左右,争取西部北部大型风电基地与中东部开发( 含陆上分散开发和海上开发) 各占一半。

( 6) 太阳能发电

太阳能发电应采取西部集中开发与中东部分散布局并重的发展模式,近期以分散开发光伏发电为主。2020年之后,将以西部北部集中开发为主,发展大型光伏电站和太阳能热发电站。2020年太阳能发电装机有可能达到1亿k W。远期适应清洁能源的需求,应超过5亿k W,争取大型基地开发与分散开发各占一半。由于主要增长空间在西部、北部资源富集地区,距离中东部负荷中心2000km左右,需要新建和结合已有煤电、水电、风电等输电通道,实现煤、水、风、光联合输送和跨省区消纳。

2. 4 我国未来电力流

根据上述分析,我国能源资源与负荷中心呈逆向分布,能源流向呈现“西煤东送、北煤南运”、“西电东送”、“北电南送”的格局。未来我国能源生产重心将进一步西移和北移,而需求重心则可能长期保持在中东部地区,能源流规模和距离将进一步增大,图1显示了我国未来的电力流向。

西电东送的需求根本上应是中东部经济发展对电力的需求与本地电力供给能力的差值。尽管未来我国东中西部地区用电量的差距将逐步缩小,中东部( 含东北) 用电量比重将由现况的77% 下降到73% ,中东部本身的电力供应能力由前期的占总量51% 增加到后期的占总量56% ,但中东部仍有约占总量26% ~ 17% 的电量需要通过西电东送供给。

在未来我国电力发展趋于饱和的情况下( 人均年消费电量8000k W·h,约在2030 ~ 2050年) ,西部输送到中东部地区的电力容量将由现况的1亿k W增加到4. 5 ~ 5. 5亿k W,相应输送电量为2 ~ 2. 5万亿k W·h,东送输电线路综合年利用小时达到4400~ 4500h。测算中设定水电年运行3500h; 核电年运行7000h; 气电年运行4500h; 煤电年运行5000h; 风电、光电等综合年运行1800h,其输电容量按电量不变折算为等价年运行5000h的容量值。

3 常规输电方式的重大挑战

根据上文的分析可知,我国未来电网将面临远距离、高容量输送电能的巨大挑战。我国西电东送的电力流,即西部输送到中东部地区的电力容量将由现况的1亿k W增加到4. 5 ~ 5. 5亿k W,相应输送电量为2 ~ 2. 5万亿k W·h /年,这是对输电和电网技术的重大挑战。

经过10多年的技术研发和实践,我国交流和直流特高压输电技术和电网技术获得重大进展,为实现大容量远距离输电奠定了坚实基础。然而这些建立在常规技术基础上的大容量输电,在输电损失、环境影响、输电走廊、电网安全等方面都存在一些不足之处。

在输电损失方面,我国当前和未来大容量远距离输电主要采用超高压( ±400 ~ ±600k V) 或特高压( ±800 ~ ±1000k V) 直流输电。直流输电系统的损耗包括两端换流站损耗、直流输电线路损耗和接地极损耗三部分。其中接地极系统损耗很小,可以忽略不计。直流输电线路损耗取决于输电线路长度以及导线截面选择,对远距离输电线路通常约占额定输送容量的5% ~ 7% 。换流站的损耗约为换流站额定输送功率的0. 5% ~ 1% 。特高压直流输电与超高压直流输电相比线路损失较小,但由于输电距离长,输电损失仍不容小视。如±500k V超高压直流输电,额定输送容量3000MW,经济输电距离小于1000km,线损率4. 49% ~ 7. 48% ; ±800k V特高压直流输电,额定输送容量7200MW,经济输电距离1400 ~ 2500km,线损率5. 98% ~ 9. 5% ; ±1000k V特高压直流输电,额定输送容量9000MW,经济输电距离2500 ~ 4500km,线损率6. 54% ~ 10. 58%[4]。由此可见,即使采用特高压直流输电技术,其线路功率损失加上两端换流站损失也会达到其额定输送功率的8% ~ 10% 。对于西电东送电力容量4. 5 ~ 5. 5亿k W,输送电量2 ~ 2. 5万亿k W·h /年的需求,输电的功率损失可高达4000万k W,相当于二个三峡电站的装机容量。

在输电走廊需求方面,现有大容量远距离输电均采用架空输电技术。西电东送电力容量4. 5 ~5. 5亿k W,按采用±1000k V特高压直流输电,每回线路输送1000万k W计,也需要45 ~ 55回线路。特高压直流输电单回线路走廊宽度约为34m,与其他线路共用走廊时为80m。总计占用输电走廊宽度和面积都是一个巨大的数字。特别是我国西部多为山区,能够供输电线路通过的路径缺乏,局部输电通道狭窄。如我国西南水电特别是川西、西藏水电开发外送,河谷狭小、横断山脉高海拔、地质灾害频繁,穿越线路的难度极大; 又如新疆、甘肃、青海风能、太阳能资源丰富,未来将大规模开发,然而送出通道受限于山口、走廊的宽度,除电力输送外,铁路公路、油气管道等都需要通过,给电力输送的资源有限。

4 我国未来电网的发展模式

在不远的将来,我国大规模新能源和可再生能源的开发与利用将进入新的阶段。风能、太阳能、水能资源丰富的三北地区和西南地区在满足当地供电的基础上,将承担起向中东部负荷中心提供清洁能源的重任。风电、太阳能等新能源具有间歇性和大幅度长时间尺度随机功率波动特性,大容量远距离输送新能源将对电网的送受端均产生冲击,解决新能源功率波动引起的大电网潮流蹿动、保证清洁能源的高效可靠利用成为电网的主要任务。在此情况下,随着直流输电技术快速发展,在多端直流输电和直流电网等先进输电技术的技术瓶颈和关键技术突破的基础上,在我国西部构建送端直流输电网,有其必要性和优越性:

( 1) 能够更好地满足未来电力由西部向中东部地区远距离、大容量输送的重大需求;

( 2) 能够在西部送端实现风电、太阳能发电、水电、煤电等不同特性电源之间补偿调节,有效解决新能源出力的随机性和波动性带来的问题;

( 3) 可以充分利用输电走廊和线路资源,提高输电系统资产利用效率;

( 4) 能实现西部广大地区各交流电网的异步连接,提高运行的稳定性,满足西部的用电需求。

因此可以预期,2030 ~ 2050年的远期,我国将逐步形成西部送端直流输电网与中东部受端超 /特高压交流电网相融合的输电网模式,能够将西部和北部大型煤电基地、西南大型水电基地、风电与太阳能发电等可再生能源基地构成一个互联的直流输电网,完成电源汇集,远距离输送到京津冀鲁、华中东四省、华东、南方两广等负荷中心地区消纳,从而形成一个全新的电网格局。远期西部送端直流输电网和中东部受端超/特高压交流电网相融合的输电网模式示意如图2所示。

receiving-end UHV / EHV AC grid

5 未来电网对超导技术的需求

为了应对我国未来电网上述所面临的输电挑战,实现性能更为优越的输电方式,一些采用新材料、新器件、新原理的输电技术,如直流电网技术、超导输电技术等正分别处于基础研究、技术攻关或试点示范过程之中。如果这些先进输电的技术瓶颈获得突破,并能够实用化,则将为我国未来电网发展提供更多的技术选择。

超导技术以其在一定条件下无电阻效应的特点,用于电力输送领域具有体积小、重量轻、损耗低、容量大等优点,长期以来得到业内密切关注[5]。

从20世纪90年代起,美国、日本和丹麦等国都相继开展高温超导电缆的研究,并进行示范性实验。美国能源部提出了“美国电网2030计划”[6]。在该计划中,超导电力技术是极其重要的组成部分,计划建造的骨干网络和区域互联电网将采用超导技术。

日本各大电力公司( 如东京电力、九州电力) 及东芝、日立等公司都投资超导电力技术的研究开发,日本政府批准了Super ACE[7]计划以促进超导电力技术的产业化。欧洲一些大的公司如ABB、西门子、NEXAN等也积极投资于这方面的研究,以争取未来的市场。欧洲也批准相应的发展超导电力技术及相关超导材料技术的计划,如超导电力联接计划、欧洲超导技术公司合作计划等。韩国政府批准了D能AS计划,主要研究开发高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导电动机等,并以商业化为目标,投入资金达1. 5亿美元。

1995年日本研制出长7m、66k V /2k A的三相交流电缆; 随后,住友电气公司、古河电气公司以及日本电力公司等合作,于1997年分别研制出长50m、1200A和2200A的交流超导输电电缆; 2001年东京电力公司和住友电工合作研制出长100m、66k V/1k A的三相高温超导交流电缆,并进行了通电、负荷变动和耐压等试验[8]。2004年Furukawa和电力工业中心研究所等研制出长500m、77k V/1k A单相高温超导电缆并进行现场试验。韩国也于2001年制定了高温超导技术十年发展规划,开展高温超导输电电缆等研究,并于2005年研制出100m、22. 9k V/1. 2k A的三相高温超导交流电缆。2004年日本东京电力公司研制出500m、77k V/1k A单芯高温超导电缆。美国Southwire AMSC公司等在2006年分别研制出200m、13. 5k V/3k A,350m、34. 5k V/0. 8k A和610m、138k V /2. 4k A的三相高温超导交流电缆并投入实际运行[9,10,11],其中,美国纽约长岛电力局( LI-PA) 与美国超导公司联合建设的世界上第一条高温超导电缆( 610m、138k V/2. 4k A) 已于2008年4月22日投入商业运行[12]。这一超导输电系统在满负荷运转时能够满足30万户家庭的用电需求,仅由三根138k V的电缆组成。相比同样粗细的铜导线,它们的输电能力高达150倍,输电缆沟的宽度仅为1m左右。

《国家电网2030技术路线图》技术报告 ( 之三) : 输电技术与设备研究报告中指出,1998年中国科学院电工研究所与西北有色金属研究院和北京有色金属研究总院合作,成功研制了长1m、1000A的高温超导直流输电电缆模型,2000年又完成长6m、2000A高温超导直流输电电缆的研制和实验。“十五”期间,在国家“863”计划的支持下,中国科学院电工研究所 于2003年研制出 长10m、10. 5k V/1. 5k A三相交流高温超导输电电缆[13]。在此基础上,2004年中国科学院电工研究所与甘肃长通电缆公司等合作研制成功长75m、10. 5k V/1. 5k A三相交流高温超导电缆,并安装在甘肃长通电缆公司为车间供电运行。2001年云南电力公司与北京英纳超导公司合资成立云电英纳超导电缆公司,从事高温超导电缆的研究开发,2004年完成长30m、35k V/2k A高温超导交流电缆的开发,安装在云南普吉变电站试验运行。

当前国内外超导输电技术的研究重点在高温超导材料研制、高温超导电缆工艺、高温超导故障限流器、超导储能装置以及高温超导变压器的开发。截至目前,高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导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验样机问世。

6 进一步发展超导技术的建议

通过对未来电网所面临的挑战及对超导技术的需求进行分析,本文提出如下发展超导技术的建议:

( 1) 未来超导输电的广泛应用从根本上应取决于基础研究,即物理学和材料科学的突破,发现性能更为优越的新材料; 在技术上能够以先进的工艺研制出性价比更高的基础线材和元器件。因此首先建议加强超导的基础研究,针对超导输电的技术需求,有针对性地开展研究。

( 2) 在有特殊需求有条件的输配电系统中,如穿越江河输电通道、城市电网大容量狭小空间输送通道等,建设示范工程,积累经验。

针对大容量远距离输电的需求,特别是针对我国西部新疆、青海、甘肃未来太阳能光伏和风电的发展,借鉴美国Grid 2030计划[14]的概念,开展“风光余电制氢、液氢超导氢电混合输送”( 如图3所示)的可行性研究,并于适当时机建设试验验证工程。

超导技术 篇8

超导电力装备具有“容量大、损耗小、载流密度高”等特点,采用超导电力装备构建新型电网是未来发展坚强智能电网可供选择的先进技术方案之一。超导电力装备工作在低温(液氮、液氦等)环境中,与常规电网的电气连接和温度过渡通过高压引线实现。高压引线工作在深冷和高温度梯度条件下,特殊的工作环境带来了在绝缘材料选型、引线绝缘设计与制造工艺等多方面的挑战。

中国电科院联合北京电力经济技术研究院和中国科学院电工研究所,开展液氮温区高性能聚合物选型与合成技术研究,提出适用于液氮温区和110 k V电压等级下的浸渍绝缘材料配方及其成型工艺,进行超导装备电流引线绝缘设计与制造工艺研究,完成国内首台110 k V超导装备高压引线样机研制。

超导技术 篇9

关键词：超导,磁浮列车,MLX

1997年,日本超导高速磁悬浮列车MLX不载人试验速度达到550km/h,在目前现有的磁悬浮列车中运行速度最快。MLX采用电动悬浮原理,就是当列车运动时,车载磁体(一般为低温超导线圈或永久磁铁)产生的运动磁场在安装于线路上的悬浮线圈中产生感应电流,两者相互作用,为列车提供悬浮力和导向力,并通过长定子直线同步电机为列车提供牵引动力。文章将基于MLX磁浮列车的悬浮、导向、驱动原理,分析该磁浮列车的基本特性。

1 MLX磁浮列车基本原理

MLX磁浮列车与轨道结构如图1所示,整体是轨包车的结构。车载超导线圈安装在磁浮列车悬浮架上,采用液氦冷却。U型轨道两侧分别对称安装有用于悬浮和导向的“8”字线圈和用于牵引的驱动线圈(长定子同步电机线圈)。断面几何位置见图2所示。

当驱动线圈通入三相交流电时,将在轨道上形成移动磁场。该磁场将与超导线圈相互作用,为列车提供直线牵引力。通过地面控制设备调整电流的强度和频率可以很好的控制列车牵引力大小。

运动的列车使得超导线圈产生的磁场沿线路移动,“8”字线圈将产生感应电流。此时列车的悬浮高度决定了“8”字线圈上下部分的感应电流大小,由此自动控制“8”字线圈上下部分的磁极方向,该磁场与超导线圈磁场相互作用将产生不需要主动控制的悬浮力和导向力,如图3所示。

列车运行速度越快,“8”字形线圈中感应的磁场越强,悬浮力和导向力也越大,电动式磁浮列车正常悬浮高度可以达到100mm以上。但是超导线圈与“8”字线圈没有相对运动时,即磁浮列车静止时,不能产生悬浮力和导向力。低速运行时磁阻力较大。所以在低速和停车时,磁浮列车需要依靠橡胶轮支承和导向。

MLX超导磁浮系统线路的U形槽可以设在地面、高架、桥梁上或隧道中。磁浮线路的桥梁与轮轨铁路的桥梁相比,设计上没有什么特别的要求。由于磁浮列车高速运行时车侧壁与U形槽内侧壁“8”字形线圈表面的距离为100mm,车底部与U形槽底板的间距大于100mm,故线路部件的加工和安装精度的要求可低于悬浮间隙仅10mm左右的常导磁浮系统。

MLX超导磁浮系统的道岔不同于德国磁浮铁路的钢结构可弯曲连续梁结构,而是分段移动的混凝土U形槽。道岔的可弯曲段的总长为80m,分为6段,由液力装置驱动。可设计为垂直分岔或水平分岔。道岔曲线半径为780m,列车通过道岔侧向的速度为70km/h。

2 MLX磁浮列车的性能特点

2.1 优点

(1)MLX磁悬浮列车在高速运行时没有轮轨关系,所以没有轮轨直接接触带来的摩擦,减少了能量损耗,更加平稳、舒适,降低了噪音污染。同时线路的养护工作很少。

(2)MLX磁浮列车没有弓网关系(包括所有接触性受流方式)所带来的对列车受流造成的速度限制,所以MLX磁浮列车运行速度可以很快。没有了接触网或接触轨,也减少了供电附属设备,提高了运行可靠性,减少了维护成本。

(3)MLX磁浮列车没有复杂的车载变流设备,车辆运行控制由变电所承担,所以增加了列车的有效载重。

(4)MLX磁浮列车在应用速度下,悬浮间隙是常导磁浮列车的10倍,并且不需要进行主动控制。

2.2缺点

(1)从MLX列车的悬浮原理来看,列车静止时不能产生悬浮力,并且必须要列车在足够的速度下才能克服磁阻力悬浮起来,这样列车在静止或低速时需要橡胶辅助轮,会增加悬浮架的附属设备,降低设备可靠性。

(2)超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大,冷却系统重。

(3)道岔设计和施工较为复杂。

参考文献

[1]王靖满.高速磁悬浮列车的有关问题初探[J].电气化铁道,2002(3).

[2]彭晓平.磁悬浮列车的原理及技术基础探讨[J].内江科技,2006(8).

[3]古木勉,彭惠民.日本超导磁悬浮铁路技术开发现状[J].变流技术与电力牵引,2005(1).

MgB2超导纳米结构的制备技术 篇10

1 制备方法及机理

1.1 两步法或多步法

Wu Yiying等利用基于广义模板合成的思路, 首次成功地制备了多晶MgB2纳米线[29]。他们首先利用化学气相输运方法制备B纳米线, 将一定量Mg粉、I2粉和少量Si粉的混合物放置在石英管的一端, 将镀Au膜的MgO衬底放置在石英管的另一端, 将石英管抽真空至13.3Pa后密封加热至1000～1100℃。在加热区域, B与I2反应生成BI3蒸气, 在低温区域, 反应产生的BI3蒸气在MgO衬底上分解, B就沉积在MgO衬底上。30min后停止加热, 样品随炉冷却至室温, 在MgO衬底上可见绒状的黑色产物。SEM和TEM像显示, 制备的产物为直径约50～100nm、长上百微米的纳米线。SAED表明, 纳米线为无定型态。EELS和EDX分析表明, 合成的纳米线为微量Si掺杂的B纳米线, 且B纳米线的顶端包含Au、Si和B。Au/Si/B合金的存在表明B纳米线的生长机制是气-液-固生长机制。实验中, 少量Si起至关重要的作用。因为在Au的二元相图中, 1个大气压下, B-Au的共晶温度为1056℃, 而Si-Au的共晶温度只有363℃。

将制备好的B纳米线和过量的Mg装入Ta管后在Ar气氛下密封加热至800～900℃, 保温2h后淬火至室温。样品利用SEM、TEM、SAED、EELS和EDX表征分析, 结果表明, 纳米线的直径长大至50～400nm, 且为多晶的Si掺杂MgB2纳米线, 衍射斑点可指标化为六方的MgB2的 (100) 、 (101) 、 (110) 、 (201) 晶面。SQUID磁化测量表明, MgB2超导纳米线块体在33K发生超导转变。Lai S.H.等利用类似的方法扩展到Si衬底, 制备了准单晶、超导转变温度为35K的MgB2纳米线[30]。

Yang Qing等利用多步法制备了MgB2纳米线阵列[31]。首先利用两步法在铝片上制备Al2O3纳米模板薄膜;再以Al2O3纳米模板薄膜为衬底, 利用化学气相沉积方法制备B纳米线单晶;然后将沉积好的B纳米线阵列与99.99%的高纯Mg粉放在直径1.5cm、长15cm小石英管中。石英管抽真空至10Pa并密封后, 放置在石英管式炉中, 炉温在20min内升至850℃, 保温240min, 然后在60min内升至950℃, 保温120min, 样品淬火至室温。XRD图谱显示有2套衍射谱线, 即MgB2和MgAl2O4。 SQUID磁化测量的迈斯纳效应表明Tc=33K。

Cao Limin利用两步法制备了MgxB纳米线[32]。首先用磁控溅射法在衬底上生长B纳米线阵列:然后将B纳米线阵列和过量Mg片分别装入Ta管后封装在抽真空的石英管中 (10-3Pa) , 加热至950℃, 保温4h, 随后样品随炉冷至室温。高分辨TEM分析表明, MgxB纳米线为无定型结构。EELS定量分析表明, Mg和B原子数比约等于0.1, 氧含量为2%。高分辨空间EELS行扫描分析表明, 氧主要集中在纳米线的外围, 而Mg和B均匀分布在纳米线轴向和径向。外层的氧化物层可能阻挡Mg扩散到B纳米线中, 与之反应生成MgB2。磁测量表明其超导转变温度为35K。

1.2 反应烧结法

Zhao Qian等利用反应烧结法在特定的升降温速率和一定的烧结温度下制备了MgB2纳米线[33]。他们将Mg粉和无定型B粉以原子比1∶2充分混合后压制成直径2mm的圆柱, 样品在DTA差热分析仪中、Ar气氛下退火。温度从室温以20K/min升至994K, 然后以40K/min的速度直接冷却至室温。DTA曲线显示Mg和B在803K开始反应, 994K几乎结束, 所以994K选作最高的烧结温度。XRD显示主相为MgB2, 还有少量未反应的Mg和微量的MgO。SEM图表明, 烧结样品中有大量的纳米线, 大多数很细, 有均一的直径。同时, 纳米线末端呈现方形的结构, 其长度方向的轴通常由外向内伸展。磁测量表明, 其超导转变温度Tc=38.5K。

Ma R. Z. 等直接快速灼烧MgB2粉体前驱物得到生长于MgB2粉体表面的纳米线[34] 。将纯度99.9%Mg粉和无定型B粉以物质的量比1.5∶2混合后装入密封的BN坩埚中, 在充满高纯Ar的感应炉中 (750～780℃) 热处理2h, 制得100～500nm的MgB2纳米颗粒。在红外辐照加热炉中5min之内将此粉体加热到900℃并保温40min, 得到直径10～20nm、长度100～200nm的MgB2纳米线。磁测量表明其超导转变温度Tc=39K。

1.3 电子束刻蚀法

Portesi C.利用基于电子束刻蚀技术制备了宽度可控、长度一定的MgB2纳米线[35]。首先利用基于电子束加热B和电阻加热Mg的共蒸发原位技术制备MgB2薄膜。沉积过程中衬底温度保持在280℃, B和Mg的蒸发速率分别保持在1Å/s和2Å/s, 以获得Mg的过压易于形成MgB2。MgB2薄膜在沉积室中500℃、Ar气氛下退火5min。所得样品表面光滑有光泽, 转变温度为30～35K。结合电子束刻蚀、光刻蚀、Ar离子磨, 他们制备了长约1μm、宽150～500nm的MgB2纳米线。输运测量表明, 宽450nm的MgB2纳米线的临界电流密度Jc达1.42×106A/cm2。

Shibata H.等利用分子束外延生长制备了厚为10nm、超导转变温度为21K的MgB2薄膜, 然后利用电子束刻蚀和Ar离子磨加工制备了宽300nm、长10μm的MgB2纳米线, 并对其光响应进行了研究[36]。

1.4 溶胶-凝胶法+高温直接分解法

Nath Manashi和Parkinson B. A.综合溶胶-凝胶方法与气相热解方法制备了MgB2纳米线[37]。首先将一定量的MgBr2与NaBH4分别溶解在乙醇中配制成溶液, 并在其中各加入一些溴化十六烷三甲基铵作为分散剂。将NaBH4溶液滴加到MgBr2溶液中, 反应混合物经超声及陈化处理几分钟, 而后在空气中放置数小时得到MgB2凝胶前驱物。将凝胶前驱物装入石英舟, 在流动的氮气与乙硼烷气氛中, 以10℃/min加热该前驱物至800℃并保温5min, 在12～14h内冷却至室温, 石英舟中可得黑色粉末状产物, 经去离子水和无水乙醇多次清洗, 便得最终产物MgB2纳米线。

SEM图表明, 黑色产物主要为MgB2纳米线, 纳米线直径约为50～100nm, 长度至少为20μm, 表面很光滑, 样品中块状晶体或二维形貌晶体很少。TEM图表明, MgB2纳米线是直的、实心的, 纳米线的直径沿长度方向大小较一致。有些纳米线有圆的顶端, 而有些是扁平的矩形或多边形的顶端。有些纳米线是单晶的, 显示出晶格边缘, 由此可估算出层间距为0.26nm, 这对应MgB2块材的 (100) 面的间距, 表明MgB2纳米线可能是沿垂直于a轴的方向生长的。有些MgB2纳米线的六边形截面也表明其生长方向是沿c轴的。一些单根MgB2纳米线的SAED斑图表明这些纳米线是晶体。电子衍射斑点可与块体MgB2的d (100) 、d (101) 、d (110) 晶面对应。

实验中初始的反应混合物形成凝胶是合成纳米结构产物的关键。凝胶通常由密集的纤维网状物或极细微粒的网孔组成。预先制备好的前驱物微粒和CTAB表面活性剂对一维纳米线起到模板的作用。MgBr2熔点为650℃, 反应能通过先驱物和乙硼烷在熔盐溶剂中充分接触完成。

MgB2纳米线不存在顶端的特点表明生长机制不是催化机制或气-液-固机制。使用乙硼烷B2H6至关重要, 因为它能使反应保持在一个富B的环境中, 且可完全防止氧化。B2H6甚至能与微量的O2反应生成固态的氧化硼, 这样可以阻止O2与Mg的反应。如果反应实验在纯的N2气氛中进行, 反应产物则包含了白色的氧化物相和黑色的硼化物相。有实验表明, 在700℃、Ar气氛下加热MgB2会生成MgO纳米线。磁化率随磁场变化的曲线表明MgB2是典型的第Ⅱ类超导体, 与MgB2块材的特性类似。

1.5 混合物理化学气相沉积法

Manashi Nath和Parkinson B. A.首次通过混合物理化学气相沉积在Si、蓝宝石、陶瓷表面、Ta箔、Mg带等衬底上制备了MgB2纳米螺旋结构[38]。

制备的产物中, 有些MgB2纳米螺线管有200多微米长, 可在光学显微镜下直接观察到。粉末XRD显示MgB2的d (101) 衍射线, 衍射峰的低强度表明纳米螺线管不是高度晶化的。SEM图表明, 纳米螺线管呈现出圆的顶端或圆形的截面, 直径100～600nm, 长度50～100μm。单根MgB2纳米螺线管的EDS分析表明, Mg和B之间的名义原子比是1∶2, 螺线管的直径在1～14μm间变化, 有的是非常紧的盘簧, 有的是很松的卷带。纳米螺线管的斜度与纳米线的直径和盘簧的直径无关。纳米线的直径沿长度方向十分均匀, 纳米螺线管显示出向左或向右的旋转, 很少出现沿螺线管长度方向、螺旋方向改变的情况。EDS分析表明, MgB2纳米螺线管中无Si, 表明极少或没有衬底材料Si扩散到生长的纳米结构中。

TEM分析表明, 大多数MgB2纳米螺线管有光滑的表面和均一的直径, 有些有圆的或球根状的顶端, 但即使在500000倍放大倍数下也不见清晰的晶格边缘。有些电子衍射斑点显示斑点对应d (101) 面。对从衬底剥落下来的MgB2纳米螺线管的薄膜的磁测量显示其Tc=32K, 且转变宽度很宽。Tc的降低是由于杂质的原因、几何结构原因或其它原因还有待进一步研究。

由于在HREM下不见MgB2纳米螺线管清晰的晶格边缘, 所以很难确切估计其生长方向和螺旋的形成机制。Mg金属在650℃融化, 在Mg和Si晶片接触的地方形成的小滴充当了气-液-固生长MgB2纳米线的自催化剂作用。产物的螺旋几何结构是由于螺旋 (形) 位错受到扰动的结果。这样在分界面产生了一个非“零”的扭矩, 导致纳米线前端的非对称生长。催化剂微粒从纳米线的轴向偏置形成螺旋位错, 这样在分界面形成了接触角。McIlroy等指出催化剂微粒和正在生长的纳米结构决定了从催化剂微粒中将长出纳米线或纳米螺旋。进一步的反应和自催化剂辅助生长导致形成了MgB2纳米螺线管。

Seong W.K.和Kang W.N.利用混合物理化学气相沉积法, 以镁片和乙硼烷为原料, 在特殊的衬底上制备了直径为70～100nm、长度1～3μm的MgB2纳米线[39]。利用聚焦离子束技术制备了MgB2纳米桥, 电阻率测量显示超导转变温度为30K。Wang Yazhou等用混合物理化学气相沉积法, 以镁锭和乙硼烷为原料, 在特殊的衬底上制备了顶部直径约1μm、底部直径约200nm、长度4μm的MgB2纳米晶须, 在大晶须上还长有很多更小的晶须, 样品的超导转变温度达39K[40]。他们认为其生长机理类似于无催化剂条件下ZnO晶须或纳米线的生长, 为自发催化生长机制。

2 结语

以上制备方法各有其优缺点。基于广义模板法的两步法和多步法能够大量制备MgB2纳米线, 但工序较多, 有副产物, 纳米线直径分布范围较大。电子束刻蚀结合光刻蚀和Ar离子磨技术能精确控制纳米线直径, 但生产设备成本高, 产量低。反应烧结法和直接快速灼烧MgB2粉体前驱物获得的纳米线直径分布范围较小, 但是其产量较低, 且与块体材料混合在一起, 需要进行进一步的分离。溶胶-凝胶法生产工艺简单, 产量高, 但直径分布范围较大。混合物理化学气相沉积法能制备大量纳米螺线管、纳米线或纳米晶须, 但有的转变温度有所降低, 有的尺寸分布范围较大。从基础应用研究的角度来讲, 电子束刻蚀、光刻蚀、Ar离子磨等技术虽然成本较高, 但能精确控制MgB2纳米线的尺寸和性能, 因而可直接用于纳米传感器及纳米电子器件原型的开发应用研究。从实际应用的角度来讲, 基于广义模板法的两步法或多步法、溶胶-凝胶法、混合物理化学气相沉积法等能够低成本地制备大量的MgB2纳米线, 因而需进一步探索优化工艺, 实现MgB2纳米结构真正意义的可控生长, 提高其质量, 以应用于纳米传感器和纳米电子器件的制造。

MgB2纳米线一直是该领域的研究热点。国内在MgB2纳米线的制备与研究整体上还相对滞后。北京大学课题组用混合物理化学气相沉积法, 铜衬底上利用自发催化成功地制备出准一维MgB2超导晶须, 并对晶须的纳米结构进行了详细的表征, 晶须呈六角锥状, 具有完美的单晶结构, 其起始超导转变温度为目前文献报道的最高值。

摘要：系统综述了MgB2超导纳米结构的制备方法, 包括基于广义模板法的两步法或多步法、反应烧结法、基于电子束刻蚀技术、高温直接分解法、溶胶-凝胶法和混合物理化学气相沉积法等。总结了MgB2超导纳米结构的生长机理, 并且评价了这些方法的优缺点。

真空超导采暖 篇11

我国航天工业部原工程师于兆范先生和沈亨业先生成功地将热管技术运用到采暖系统之中，取得了突破性进展。于兆范和沈亨业先生率先提出民用后，并在全国各地试点安装了几十处2000～7000平方米的大型供暖工程。

超导采暖的独特优势

真空超导热管技术的民用技术，具有传热速度快、热转换效率高、节约能源等特点，该技术的研制成功是供暖系统的一次突破性革命，其显著特点如下：

1、传递速度快：整个系统用少量的超导液作为载热体来实现传热，每分钟的传导速度在20米以上，比水暖快几十倍，点火后约5分钟左右室内温度升高，一幢上万平方米的楼房仅需10分钟左右就能循环供热。

2、节约能源：真空超导采暖热源随意，可用煤、油、气、电、太阳能、工业废热汽回收作热源，家庭供暖用一个小蜂窝煤炉就能实现供暖。经验证得知：它节约水100％，综合节省能源50％以上。

3、零下40％不结冰：超导采暖系统即使在零下40％也不会发生冻结现象，烧停随意，工厂、宾馆、学校等供暖单位不会因休假熄火而发愁。

4、终生不用维修：水暖系统几乎每年都得检查维修，仅维修一项就会损失较多的人力和财力，若保养不好的话，一般水暖设备3～5年就不能用了。而超导系统供暖，其优点是显而易见的。

5、用途广泛：真空超导采暖，凡是水暖能够达到的它都能达到，水暖不能达到的它更高一筹。现今已用于家庭、饭店、学校采暖、塑料大棚增温、淋浴、食品药材的烘干等领域。用于化工厂、发电厂，汽车尾气的余热回收利用，效率和效益都会增高。在高寒地区，由于温度过低，空调无法正常运行，利用真空超导采暖技术生产的风机盘管热风机，在任何地区都能使用。

6、结构简单、安装方便、安全可靠：真空超导采暖安装结构简单，若家庭使用，单管就可以循环供热，占用空间小，不会影响室内装饰和家俱布置，超导液一次注入永久使用，使用过程中不用添加，它无毒、无腐蚀、不燃烧，永远不用担心爆炸。

7、投资少、效益显著：真空超导采暖系统的生产投资不限，可大可小。若开办一个采暖门市部，设备投资2000元，流动资金1000元，有一个电焊工即可。若开办超导电暖气厂或家用超导空调加热器厂，设备投资不超过1万元，流动资金2万～5万元，2个电工，3个焊工，3间厂房就可规模生产。

生产安装真空超导产品的利润约50～300％，水暖安装费一般是每平方32～55元，以100平方米的家庭住宅计算，则需3200～5500元，而安装真空超导采暖的成本仅需5200元左右，利润空间非常大。

超导煤炉的生产成本，每台200元左右，市场售价高达400～700元。

超导燃气炉的成本是每台1000元，市场价是每台6000元以上。

一个普通的电锅炉，市场价最少是每台1000元，若用真空超导技术制作，只需几十元即可。

超导锅炉的生产成本为每台600～800元，市场价达4000元。

一座普通的干燥房造价为6万～10万元，若用真空超导技术安装，仅需1万～2万元。

一个150～200平方米的家用中央空调，市场价是1.8～2.5万元，若用真空超导热风机，总共成本才几千元。

值得一提的是，安装这种供暖系统，资金周转特别快，一个星期或半个月的周转，利润即是投资额的数倍。

超导采暖之真伪鉴别

目前超导采暖“鱼龙混杂”，真正技术过关的单位甚少，那么怎样才能鉴别真空超导采暖的真伪呢?

首先注重的是无论生产什么样的产品，都要有理论数据的支持，和精确的图纸，才能生产出合格的实用的产品，比方说：您要用该采暖技术生产一个风机盘管的热风机，您就让他们计算一下，当室外环境温度零下10℃时，室内面积20平方米，要在15分钟内将室内温度提升至20～25℃，需要多少平方热管散热器?又需要加多少公斤超导液?每天工作几个小时能保证24小时供暖?这都是一个常规数字，如果连这个都算不出来，您自己想一下，没有数据您怎样搞生产和安装?同样用煤炉也是一样，通过交谈，真假专家就轻而易举的了解了。

再就是看，俗语说：“眼见为实，耳听为虚”，要看推广户有没有使用户、有多少，到用户那里去打听，多看几家，能听到真实的声音，能看到真实的效果。

新技术与真空超导采暖的完美结合

超导技术 篇12

1 超导电力技术

从理论上来讲, 超导电力技术就是利用超导体的特殊物理性质与电力工程相结合而发展起来的一门新技术。超导体具有自身电阻突然消失的电阻特性, 超导电力技术主要借助超导体的特性, 将其应用到电力系统中[1]。目前, 超导电力技术的研究已成为我国重点研究项目之一。

2 超导电力技术在未来智能电网中的应用

国际超导技术领域专家普遍认为, 新一代的超导技术, 如钇系高温超导带材, 在未来将很快商品化并全面引入应用。美国的“电网2030计划”已经将超导技术放在了重要位置, 将引发全世界范围内对超导技术的应用创新。继美国之后, 欧洲、日本、韩国等也相继宣布了发展超导技术的相关计划, 全世界正式进入了超导技术竞争态势。面对这一世界形势, 我国应及时部署超导技术应用战略, 充分发掘和利用国内各种资源优势, 鼓励超导技术创新, 加大超导技术科研投入力度, 将其作为关系国计民生的重大战略来看待, 以抢先占领世界超导技术高地。

具体而言, 将超导技术应用于未来电网, 有以下好处。

2.1 降低电力系统线损率

当前我国电网规模和容量正在快速增长, 整个电力系统运行过程中的短路容量也在不断增加。大量的短路电流如果得不到限制, 必将对电气设备产生破坏性影响, 超导电力技术的引入为解决此类问题提供了方向, 使电力系统的安全性得到提高, 线损率得以降低。

智能电网在供电过程中具有高效性、降低运营成本、减少线损等能力, 这是提高电力系统运行水平的关键。尤其是应用超导电力技术后, 智能电网的运行效率得到了提高, 如使用高温超导线材后, 电缆能够超导无阻, 更有效地提高了电流能量的传输能力[2]。

在一些大城市以及一些特殊场合的供电中, 电缆极易产生线损, 线损量过大会对电力系统造成一定的影响。将超导电力技术有效地应用到这些大城市以及一些特殊场合供电中, 能够大幅度降低电缆的损耗率, 同时还能有效地提升电缆的传输功率。而且, 相比于传统电缆, 超导电缆受环境影响极小。从整体上看, 超导电缆更适合大城市以及特殊场合的供电, 不仅能够有效节约土地的占用率和建设资金的消耗量, 更能节约安装空间, 与传统的电缆线路相比安装也极为方便, 有效地节省了人力、物力和财力。

2.2 有效提升电网输送电能的质量

电能存取是电网输送过程中一个重要的环节, 是确保电网平稳安全可靠运行的关键。目前采用的技术主要是抽水储能技术, 这种技术可提供长时间的大功率, 但反应速度过慢, 难以应对瞬态电能质量与功率失衡造成的冲击, 无法及时对失衡状态进行必要的补偿, 这就使电网输送电能的质量大打折扣。超导技术的引入, 可以较好地解决这个瓶颈问题。

电网输送电质量是一直困扰电力企业的主要问题之一, 电网系统在运行过程中, 输送电质量可能会受到内部和外部因素的影响, 致使电网输送电质量不高, 尤其是一些大功率远距离输变电系统, 输送电质量更是受到极大的影响[3]。将超导电力技术应用于智能电网, 能够有效改善这方面存在的缺陷, 可以利用大型超导储能装置实现大功率远距离输变电系统的稳定运行, 在此过程中超导储能装置能够瞬时吸收或释放能力, 避免了传统电网输送电过程中出现的频率波动现象, 而且超导储能装置还能沟通电压的无功支持, 确保电压的稳定性, 从而有效提高电网输送的电能的质量。

2.3 提高可再生能源的利用性

随着社会经济的不断发展, 能源的开发和利用率也在逐渐提升, 而能源枯竭问题是世界各国所关注的焦点。电力企业的发展虽然能够进一步满足人们对电能的需求, 但是也消耗了大量的能源。为了减缓化石能源消耗, 可以采用可再生能源来进行发电, 这是未来智能电网发展的必然趋势。新技术、新设备、新产品的不断应用, 对提高电网的运行效率有极大的作用[4]。但是, 在可再生能源利用和开发过程中发现, 由于可再生资源具有不稳定性、间歇性等特点, 电力系统的工作状态不稳定, 使得电力系统运行的安全性、高效性、可靠性、灵活性等受到了一定的限制。应用超导储能系统能有效地改善电网的储能备用, 对提高可再生能源的接受和储存率有极大的作用, 可充分提高可再生能源的利用率。而且在利用超导储存装置对配网进行供电的过程中, 也会增加电网供电的稳定性, 进而提高配网系统的运行效率, 确保为客户提供稳定、可靠、安全的用电环境。

2.4 提升电网对外部影响因素的抗性

现有的电力系统存在多电压等级现象和交直流电共存现象, 加上采用传统的铝线铜线作为导材, 设备易老化, 易超载, 受天气等外部因素影响大, 对整个电网的运行安全造成了极大的影响。超导技术的引入可在一定程度上减小这种影响。

智能电网在运行的过程中可能会受到外部因素的影响, 自身线路会受到一定的损伤和破坏, 例如, 暴风雪、不可抗拒自然力的影响, 人为的影响等都会对电网系统的安全运行造成一定的影响。要彻底解决这类问题, 必须从电缆线路的防御能力入手。在输送电过程中, 防御能力较好的电缆能够承受大量电力负荷, 而且在较低的电压下超导电缆的传输效率比普通电缆要高很多。一般情况下, 超导电缆线路主要应用在输电路径较长的路段, 在电力系统输电走廊受到破坏的情况下, 可以保证重要负荷的供电, 进一步提高智能电网运行的可靠性和安全性。

3 结语

超导电力技术在智能电网中的应用是21世纪极具战略意义的大事, 对新世纪我国电力技术的发展与改革起着决定性的作用。超导应用成功, 我国将立即成为世界电力技术领先国, 否则就会落后于人, 处处受制。联系我国电力发展实际, 加大超导技术投入力度及推广应用力度, 是当前我国电力领域的重要工作。

综上所述, 超导电力技术是未来智能电网发展中的主流技术, 对提高电力系统的运行效率也有着极大的作用, 如提升电力系统运行的稳定性、抗性、电能质量等。当然, 现阶段超导电力技术的发展还不成熟, 需要我们不断地去研究、探索, 以期为智能电网的发展提供可靠的帮助, 保障我国电力事业的可持续发展。

参考文献

[1]肖立业, 王子凯, 赵彩宏, 等.基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器[J].低温物理学报, 2005 (S1) :1106-1112.

[2]胡毅, 唐跃进, 任丽, 等.超导电力技术的发展与超导电力装置的性能检测[J].高电压技术, 2007 (7) :1-8.

[3]林晓明, 郭进利, 肖勇.智能电网建设中加强电力需求侧管理研究[J].科技创新导报, 2011 (22) :61.