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  • 关于对超导电力技术及其发展前景的探讨

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-10-02

    前言

    超导技术是一种新兴技术,涉及许多学科,例如电气工程,物理学和材料科学。超导技术涉及的大多数关键技术都在电气科学研究的范围内。超导技术与电气工程的结合将不可避免地导致电气工程科学与工程的进一步发展。

    目前,随着超导电源技术的逐渐成熟,它已被广泛应用于超导电缆,超导机器,超导变压器等众多电力设备中。同时,通过超导技术的应用,还可以克服传统技术的弊端,实现超导故障限流器等新的电力设备。超导技术的应用在提高工作效率,储能,减少电力损耗,提高电能质量,确保电力设备安全稳定运行以及电网的持续规模发展方面具有不可替代的作用。该扩展增加了技术支持。

    超导电源技术的独特优势使其具有巨大的发展潜力,也是今后很长一段时间内电气科学与工程的主要研究方向之一。它代表了当前国际科学技术发展的主要方向,即超导性。对电力技术的深入研究对于促进电力工程学科的快速发展具有深远的现实意义。

    1超导技术的现状与优势

    1.1超导技术的发展现状

    超导技术主要利用超导体来实现零电阻特性,从而制造出各种类型的超导器件,零电阻特性可以有效地减少电能传输的损失。目前,超导电源技术已具体应用于以下几个方面:

    (1)高温超导限流器。高温超导电流限制器结合了多种功能,例如检测和触发,其阻抗可以从零开始在很大的范围内转换。与传统的限流器相比,其响应和恢复速度更快。高温超导限流器在电力系统中的应用可以有效地保护各种电气设备的安全稳定运行,同时增加输电能力,扩大电网规模。

    (2)高温超导电缆。超导技术产生的高温超导能大大提高传输密度,其零电阻特性可以有效降低线损,为满足现代电力需求提供了良好的传输介质。

    (3)超导储能系统。尽管诸如风能和太阳能的新能源具有诸如清洁和可回收性的各种特性,但是这些能源在发电中的稳定性较差,并且需要确保通过电能存储系统连接至电网。但是,传统储能设备的性能较差。采用超导技术制造的超导储能系统具有更高的响应速度,可以根据需要灵活调节输出功率,从而提高了电网的电能质量。

    (4)超导机。电流互感器,发电机和电动机具有相对较低的独立容量,并且质量大,并且电能的损失也大。超导机器正是克服了这些缺点,使其能够面对资源和环境问题的巨大压力。下面有更好的发展空间。

    1.2超导技术的应用优势

    随着现代电力系统规模和容量要求的不断提高,系统存在很多问题,超导电力技术有效克服了许多问题,具有明显的技术优势,如下:

    (1)短路电流将威胁电力系统运行的稳定性,而传统的限流设备的限流效果并不理想,并且缺少自动复位功能,尽管SF6断路器可以切断故障线路当短路电流增加时。但是,当短路电流超过63kA时,其限流保护功能会受到很大影响。在正常情况下,超导限流器的阻抗为零,可有效降低功率损耗。当发生短路故障时,其阻抗将迅速上升,其上限比传统的限流装置大得多,可以更好地保证功率。系统运行稳定。 (2)随着城市的发展,用电规模不断扩大,传统电缆在小空间内传输大容量电能面临一定的技术瓶颈。超导电缆的应用可以有效减少线损,改善城市。空间利用效率。 (3)风能,太阳能等新能源的整合可能会影响电网的动态稳定性。通过超导储能系统的应用,可以有效提高电能质量,提高电网连接的稳定性和可靠性。 (4)随着土地资源问题的日益严重,传统电气设备占用大空间的弊端越来越突出。为了提高土地利用效率,可以通过超导电缆,超导变压器等超导气体设备来应用。提高土地资源利用效率。

    2超导力技术的发展方向分析

    近年来,随着能源危机和环境问题的日益严重以及城市化的不断发展,电力行业面临着巨大的挑战。传统的电力技术很难适应这一挑战,新能源发电和新的电力技术应用需要解决这一挑战。超导技术以其独特的优势可以满足这一需求,并取得了长足的进步。从社会发展的角度来看,超导技术将主要朝以下方向发展:

    (1)电压水平不断提高。超导技术的最初应用主要集中在电压等级较低的配电领域,其传输距离较短。随着近年来对超导功率技术的深入研究,它已逐渐应用于输电领域。例如,基于美国第二代高温材料的三相电阻机上的饱和铁芯型高温超导限流器;韩国也正在加强高温超导输电的研究工作。 (2)超导燃气装备将整合更多功能,超导动力技术的原理将更加多样化。超导气体设备将把更多功能集成到一个设备中。从目前的情况来看,中美两国在这一领域的研究明显领先于其他国家,包括2006年的中国科学院电气工程研究所。集成了超限流储能装置超导限流和超导储能功能已经成功开发。通过实验发现,该设备可以在电网的正常运行条件下进行超导储能。该功能被操作。一旦电网发生短路过电流故障,就会切换到超导限流器功能,以确保电网安全运行。从美国的角度来看,它将超导电流限制功能集成到超导电缆中。它的额定电压为13.8kV,额定电流为4000A,其容量和额定电压均高于当前使用的超导电缆。 (3)为新能源并网发电提供技术支持服务。通过超导技术的应用,可以避免并网发电对电网稳定性的影响,从而在保证电网稳定的条件下,可以实现各种新能源发电。更好地并网,以解决日益严重的能源问题。危机和环境问题提供了足够的技术支持。 (4)向超导直流传输的发展。与超导交流输电相比,在超导直流输电过程中,由于没有交流损耗问题,因此具有较高的输电效率。当传输容量相同时,直流传输具有较高的传输成本性能。目前,中日两国正在对超导直流传输进行深入的研究和实验工作。其中,中国科学院电气研究所电解铝厂现场正在建设的超导演示系统采用超导直流传输。该模式的额定电流为10kA,传输距离为380m。日本中央大学还建造了一条额定电流为2kA,传输距离为200m的超导直流传输电缆。通过这些演示系统,充分验证了超导直流传输的可用性,效率和经济性。超导传输也是未来超导功率技术发展的主要方向之一。

    3结束语

    简而言之,以可再生能源发展为主导的能源结构改革和日益严重的全球环境问题无疑对未来电网的输电能力,安全稳定,电能质量和综合效率提出了更高的要求。基于超导体的超导电力技术在面对这些挑战时具有明显的技术优势,这也使其具有广阔的发展前景,是未来电力技术发展的主要方向。

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