超導(dǎo)電力技術(shù)論文
超導(dǎo)電力技術(shù)將是21世紀(jì)具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用可以提升電力工業(yè)的發(fā)展水平和促進(jìn)電力工業(yè)的重大變革。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于超導(dǎo)電力技術(shù)論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
超導(dǎo)電力技術(shù)論文篇1
淺談超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)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(dǎo)技術(shù)在智能電力系統(tǒng)中具有十分重要的作用，超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器以及超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置等都已經(jīng)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中開逐漸試運(yùn)行了?；诖耍谋竟P者將淺述超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：超導(dǎo)電力技術(shù) ;智能電網(wǎng); 應(yīng)用
超導(dǎo)電力技術(shù)是21世紀(jì)中具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)。目前超導(dǎo)電力技已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的階段。超導(dǎo)電力設(shè)備，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)變壓器等已經(jīng)在電力系統(tǒng)中試運(yùn)行了。超導(dǎo)電力技術(shù)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(xué)技術(shù)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(jì)性以及電能的質(zhì)量。未來電網(wǎng)的智能化程度將會(huì)越來越高，面對(duì)智能化程度越來越高的挑戰(zhàn)，超導(dǎo)電力技術(shù)為此提供了可行性的解決方案。
1、 超導(dǎo)電力技術(shù)
超導(dǎo)電力技術(shù)主要包括超導(dǎo)輸電電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等一些列的高溫超導(dǎo)產(chǎn)品。其能夠提高單機(jī)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(zhì)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(xiàng)成本，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模的電網(wǎng)。
2、 超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
2.1提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性
超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置作為一種反應(yīng)快速、獨(dú)立的、能夠獨(dú)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(yīng)急能力。近幾年來出現(xiàn)的限制短路電流的新技術(shù)設(shè)備-超導(dǎo)故障限流器利用超導(dǎo)體的超導(dǎo)和常態(tài)轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，由零電阻快速轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮瑁瑥亩軌蜻_(dá)到有效降低短路電流的作用，能夠滿足智能電網(wǎng)對(duì)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(jī)組的發(fā)展方向。而大容量的遠(yuǎn)距離的電能運(yùn)輸不可避免的降低了電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)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(luò)線的功率的震蕩有關(guān)。而超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有能夠快速充放電的功能，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供瞬時(shí)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(shí)時(shí)的補(bǔ)償線路功率，阻尼系統(tǒng)的震蕩。
增強(qiáng)互聯(lián)系統(tǒng)的電器聯(lián)系是提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的另一因素。相對(duì)于特高壓輸電系統(tǒng)，超導(dǎo)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(diǎn)，能夠有效的解決電能傳輸?shù)钠款i。超導(dǎo)電纜技術(shù)在超導(dǎo)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(qiáng)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(zhēng)、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(yùn)行。
在智能電網(wǎng)中，中小型的超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)，由于其具有反應(yīng)迅速、容量密度高等優(yōu)點(diǎn)，因而能夠作為緊急備用電源保護(hù)敏感負(fù)載，提高電網(wǎng)的抗擊打能力。電網(wǎng)的預(yù)防能力是指在出現(xiàn)故障的情況下仍能夠繼續(xù)的對(duì)重要的負(fù)荷輸送大量的電力。在運(yùn)行電壓較低的情況下，超導(dǎo)電纜技術(shù)能夠?qū)⒕薮蟮碾娔芡ㄟ^超導(dǎo)電纜傳輸?shù)匠鞘械呢?fù)荷中心。所以，在輸電走廊出現(xiàn)故障時(shí)，利用超導(dǎo)電纜能夠保證重要負(fù)荷的供電。
2.4對(duì)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(diǎn)，并且光伏發(fā)點(diǎn)新系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水輪機(jī)組和汽輪機(jī)組相比不具有機(jī)械慣性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和慣性與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)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(zhì)量。
由于可再生能源的不穩(wěn)定性，系統(tǒng)需要隨時(shí)隨地的為其提供所需要的能量和消耗過剩的能量。面對(duì)這一情況，高溫超導(dǎo)電纜和超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的使用能夠健壯電網(wǎng)，實(shí)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(zhì)量
面對(duì)社會(huì)和技術(shù)的快速發(fā)展，電網(wǎng)電壓和頻率的很小的波動(dòng)都會(huì)給信息系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的不可估量的后果。因而提高智能電網(wǎng)的電能的質(zhì)量是十分的重要的。因而超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置可以有效的避免電網(wǎng)電壓的頻率波動(dòng)，提高電網(wǎng)電能的質(zhì)量。
在配電方面，中小型和微型超導(dǎo)儲(chǔ)能可以通過其高速調(diào)節(jié)有功和無功特性來改進(jìn)功率的因數(shù)，進(jìn)而穩(wěn)定電網(wǎng)的頻率，有效的控制電網(wǎng)中電壓的瞬時(shí)波動(dòng)，對(duì)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(zhì)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(shè)備的使用率，降低線損以及運(yùn)行的成本，通過新技術(shù)和高技術(shù)設(shè)備的使用提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)型。此外，超導(dǎo)電纜所具有的低損耗的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于常規(guī)的電纜來說，其的電力損耗小得多。因此，超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的使用極大的減少了網(wǎng)絡(luò)的損耗。
總之，超導(dǎo)電力技術(shù)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(zhì)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(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用對(duì)于未來電網(wǎng)系統(tǒng)具有重要意義。
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超導(dǎo)電力技術(shù)論文篇2
試論超導(dǎo)技術(shù)在電力技術(shù)中的應(yīng)用前景
摘要：近年來高溫超導(dǎo)材料研究取得很大進(jìn)展，它在電力領(lǐng)域的應(yīng)用研究已受到廣泛關(guān)注，一些示范樣機(jī)也已經(jīng)研制成功的投入示范性試驗(yàn)，可以說超導(dǎo)技術(shù)是21世紀(jì)具有戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)意義的高新技術(shù)。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(shì)資源開展超導(dǎo)電力技術(shù)的研究與開發(fā)，對(duì)于提高我國電力設(shè)備行業(yè)在國際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力及電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能均有重大的意義。本文也是基于此，介紹超導(dǎo)技術(shù)在電力技術(shù)上的應(yīng)用研究的新進(jìn)展及其未來發(fā)展的思考。
關(guān)鍵詞：超導(dǎo)技術(shù);電力技術(shù);應(yīng)用
引 言
我國處于發(fā)展時(shí)期，對(duì)電力技術(shù)的有力發(fā)展，會(huì)我國經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)復(fù)雜化，電力系統(tǒng)巳突顯出了若干技術(shù)難題，如電力安全、高密度供電、高品質(zhì)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(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用。
超導(dǎo)電力技術(shù)是受國內(nèi)外廣泛關(guān)注的一項(xiàng)前瞻性技術(shù)，將其引入電力系統(tǒng)會(huì)為解決電力系統(tǒng)的固有技術(shù)難題提供一條新的技術(shù)途徑。因此，從電力系統(tǒng)建設(shè)、管理、運(yùn)行及電力設(shè)備市場(chǎng)出發(fā)，我國均應(yīng)大力加強(qiáng)超導(dǎo)電力技術(shù)的研究與發(fā)展，開發(fā)出性能先進(jìn)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超導(dǎo)電力設(shè)備。
目前，超導(dǎo)電力技術(shù)已進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，有些超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入商品化階段，若干超導(dǎo)電力設(shè)備，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)等已在電力系統(tǒng)試運(yùn)行。然而，由于電力系統(tǒng)的重要性、電力設(shè)備運(yùn)行條件的復(fù)雜性，電力系統(tǒng)對(duì)于全面接受超導(dǎo)電力裝置的準(zhǔn)備還不充分。首先，在電力設(shè)備性能鑒定方面，目前還沒有規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)方法，也沒有一個(gè)能對(duì)超導(dǎo)電力裝置進(jìn)行性能檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)基地，無法對(duì)超導(dǎo)電力裝置是否具備入網(wǎng)條件進(jìn)行科學(xué)判斷。
其次，超導(dǎo)電力裝置進(jìn)入電力系統(tǒng)后對(duì)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(fù)雜的控制相互協(xié)調(diào)沒有充分的研究。同時(shí)，在若干超導(dǎo)電力裝置的關(guān)鍵部件上仍需進(jìn)一步提高技術(shù)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(xué)對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵課題、特別是超導(dǎo)電力裝置的性能檢測(cè)方法進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，在此基礎(chǔ)上，籌備建設(shè)和發(fā)展超導(dǎo)電力技術(shù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，為超導(dǎo)電力技術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
1、超導(dǎo)電力技術(shù)的研究現(xiàn)狀
超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步逐步形成了超導(dǎo)電力這一新的概念。美國、日本、歐洲乃至韓國等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)均對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)給予了極大的關(guān)注，政府主導(dǎo)投入超導(dǎo)電力的研究工作，且有若干電力公司、電力設(shè)備制造廠家、甚至國防研究部門均開展了與超導(dǎo)電力相關(guān)的研究工作。已相繼研制成功了輸電電纜、限流器、磁儲(chǔ)能系統(tǒng)、變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)等多種超導(dǎo)電力裝置的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。我國也在“十五”期間開發(fā)了多種超導(dǎo)電力裝置。在Bi系高溫超導(dǎo)帶材走向商品化后，超導(dǎo)電力的研究開發(fā)重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到高溫超導(dǎo)。表1為國內(nèi)外近年來超導(dǎo)電力裝置的主要研究項(xiàng)目。目前，高溫超導(dǎo)電纜、限流器、變壓器和電動(dòng)機(jī)已進(jìn)入示范試驗(yàn)運(yùn)行階段，高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)也有相應(yīng)的試樣樣機(jī)問世。同時(shí)小型低溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的產(chǎn)品已出現(xiàn)。
超導(dǎo)電纜的發(fā)展經(jīng)歷了交、直流低溫超導(dǎo)電纜和交流高溫超導(dǎo)電纜等幾個(gè)發(fā)展過程。隨著臨界溫度>77K的Bi系高溫超導(dǎo)線材技術(shù)的進(jìn)步，交流高溫超導(dǎo)電纜已成為超導(dǎo)輸電電纜研究的主流。超導(dǎo)限流器(SFCL)在正常運(yùn)行時(shí)處于超導(dǎo)狀態(tài)，損耗極小，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能立即轉(zhuǎn)為非超導(dǎo)狀態(tài)，瞬間限制短路電流維持系統(tǒng)穩(wěn)定，當(dāng)故障電流消失后立即恢復(fù)正常狀態(tài)。正常情況下SFCL導(dǎo)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(shè)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(shè)備投資。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)特別受軍方關(guān)注。絕大部分超導(dǎo)電機(jī)研究項(xiàng)目都與艦船推進(jìn)技術(shù)相關(guān)。美國研制的超導(dǎo)推進(jìn)電機(jī)其容量也接近實(shí)用化。早期的低溫超導(dǎo)電機(jī)如日本的Super2GM項(xiàng)目進(jìn)行得最為成功，日立、東芝、昭和電纜等大型電力設(shè)備廠以及低溫、真空企業(yè)都參與了該計(jì)劃，研制了70MW的發(fā)電機(jī)，并實(shí)驗(yàn)了多種繞組結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的電機(jī)研究項(xiàng)目一般均采用高溫超導(dǎo)，在美國海軍的支持下，美國超導(dǎo)公司、GE公司均開展了船舶推進(jìn)用電機(jī)的研究工作，其最大容量已接近實(shí)用水平。
我國武漢712研究所也正在研究超導(dǎo)電機(jī)。變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中用量較大的設(shè)備，其技術(shù)較成熟。以損耗為例，現(xiàn)代技術(shù)的變壓器的效率>99%。超導(dǎo)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(shù)的變壓器。MVA的高溫超導(dǎo)變壓器已在電力系統(tǒng)試運(yùn)行。利用超導(dǎo)體去掉鐵心可制作空心變壓器。超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(SMES)儲(chǔ)能效率高、響應(yīng)速度快、能四象限實(shí)現(xiàn)有功、無功功率補(bǔ)償，對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全性和改善供電品質(zhì)有較好的技術(shù)性能。SMES可作為LIPS使用。美國超導(dǎo)公司的中小型低溫超導(dǎo)SMES已實(shí)現(xiàn)商品化，目前，已研制成功若干小型的高溫超導(dǎo)SMES的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。華中科技大學(xué)在“十五”863計(jì)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(dǎo)SMES，并成功進(jìn)行了動(dòng)模實(shí)驗(yàn)。
在超導(dǎo)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(gè)低溫系統(tǒng)損耗的絕大部分。為提高超導(dǎo)電力裝置的效率，抑制電流引線的熱侵入是很重要的技術(shù)課題。在電流引線的研究工作中，有單純常態(tài)導(dǎo)體(銅)和引入高溫超導(dǎo)體的二元復(fù)合引線2大類。在二元復(fù)合引線中，大多采用高溫超導(dǎo)棒材，也有采用高熱阻材料包套的高溫超導(dǎo)線的嘗試。
目前，YBCO系高溫超導(dǎo)材料、MgB2等新超導(dǎo)材料的導(dǎo)線制備技術(shù)也在快速發(fā)展。隨著這些新材料的實(shí)用化，超導(dǎo)技術(shù)進(jìn)入電力系統(tǒng)的步伐必將加快。
2、超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景
隨著高超導(dǎo)材料制備技術(shù)特別是第11代高超導(dǎo)帶材制備技術(shù)走向成熟和實(shí)用化，可以預(yù)見超導(dǎo)電力技術(shù)將主要基于第11代高超導(dǎo)帶材發(fā)展：
(1)高超導(dǎo)限流器將從開發(fā)適用于配電網(wǎng)的示范樣機(jī)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(dǎo)限流器的原理也將呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)。
(2)高超導(dǎo)電纜將主要應(yīng)用于中低壓電壓等級(jí)。主要應(yīng)用于短距離大電流的場(chǎng)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(dǎo)輸電電纜還要克服多方面的技術(shù)障礙，距離實(shí)用化還要走很長的路。
(3)超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的主要應(yīng)用對(duì)象是大型艦船的電力推進(jìn)系統(tǒng)，而超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用對(duì)象主要是電網(wǎng)的同步調(diào)相，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以改善電壓品質(zhì)和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
(4)超導(dǎo)電力技術(shù)和電力電子技術(shù)是電力工業(yè)的兩大發(fā)展方向，因此有機(jī)結(jié)合超導(dǎo)電力技術(shù)和電力電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)而形成的新型FAcTs裝置也將是超導(dǎo)電力技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。
3、結(jié) 論
超導(dǎo)電力技術(shù)將是21世紀(jì)具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)。超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用可以提升電力工業(yè)的發(fā)展水平和促進(jìn)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(diǎn)決定了：采用超導(dǎo)電辦技術(shù)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(dǎo)電力技術(shù)產(chǎn)業(yè)的國際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵時(shí)期。因此及時(shí)部署我國超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略、充分利用國內(nèi)各種優(yōu)勢(shì)資源和采用新的機(jī)制分階段地實(shí)施超導(dǎo)電力技術(shù)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，是關(guān)系到國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大課題。國家有關(guān)部門應(yīng)在發(fā)展超導(dǎo)電力技術(shù)方面發(fā)揮主導(dǎo)作用。
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