超导电力技术在智能电网应用前瞻

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1、超导电力技术在智能电网应用前瞻摘要：未来电力工业的发展方向主要向智能化发展，而发展智能电网离不开超导电力技术的有力支持。研究超导电力技术在智能电网中的应用对我国的电力系统的发展具有重要的意义，本文就针对此问题进行了探讨和研究。关键词：超导电力智能电网超导储能可再生能源0引言智能电网对于我国电网的发展具有重要的意义，智能电网无论是在稳定性，经济性还是对于可再生资源的包容性以及电能智能上与传统电网相比都有了显著的提升；而超导电力技术对于智能电网的开发具有关键的作用，为智能电网的建设提供了有力的条件。但是，由于电力系统的运行具有自身的特殊性和复杂性的特点，因此，在超导

2、电力技术应用的同时，肯定会给当前的电力系统带来一定的挑战，从目前的情况来看，我国无论是从理论上还是实践上对于超导电力技术还缺乏一定的准备。本文基于我国电力系统的现状，并考虑未来能源结构的重大变化以及超导技术的迅速发展，从系统角度出发，对超导电力技术在智能电网的应用做出具有前瞻性的探讨。1为什么需要超导技术电能的损耗由管理损耗和技术损耗两部分组成，导线方面的损耗属于技术损耗，导线是有电阻的，不同材料的导线电阻率是不同的，如果有一种材料的电阻率为零，那么导线的电阻也会为零，电能的损耗将大幅下降，企业将会获得更多的经济效益。所以，寻找这么一种材料是必要的，也就是超导技

3、术的必要性。超导技术一但研发成功并投入到实际生产中，比如输电网落，大容量发电机，磁悬浮列车，核能发电，将对人类社会的发展起巨大的推动作用。2超导技术的产生和发展1911年荷兰物理学家Onnes发现汞（水银）在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。超导是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）因为这个温度很低，在绝对零度附近。因而目前为止，应用不是很广泛，但是科学

4、家在研究高温超导，如果研究成功，用这种材料导电时不损耗电能，不产生热量，可以节约能源。在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。其中Nb3Ge的转变温度为23.2K,这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。低温超导材料要用液氮做致冷剂才能呈现超导态，

5、因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和MuIler发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35KO这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性，这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度(77K),高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现，如Bi-Ca-CuO,Tl-Ba-Ca-CuO等,它们的

6、超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾，人们殷切地期待着室温超导材料的出现。人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60(A代表钾、锁、艳等)，它们都是超导体，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体，它们都是层状结构，属二维超导。而AxC60则是有机超导体，它们是球状结构，属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。20世纪末，科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料，室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。超导研究引起各国的重视，一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会

7、中的科学技术产生深刻的影响。3超导技术在智能电网的应用3.1提高电力系统暂态稳定性超导故障限流器是近年来发展起来的限制短路电流的新技术装备，超导故障限流器，利用超导体的超导/常态转变特性，由零电阻迅速转变为高阻值，从而达到降低系统的短路电流的目的。超导故障限流器能满足智能电网对暂态稳定的快速性和准确性的要求。3.2提高电力系统小干扰稳定性我国未来智能电网虽然有可再生能源的加入，但仍然遵循着大电网、大机组的发展发向，远距离大容量输送电能不可避免，降低了系统运行的动态安全性。大规模互联系统小干扰稳定与否主要表现在区域联络线的功率振荡。如果在输电系统中，能对功率越限部

8、分进行实时补偿，在功率过