未来电网中的超导电力技术

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1、2011年3月未来电网中的超导电力技术2021/9/141主要内容能源变革对未来电网带来的重大挑战超导电力技术对未来电网的作用与影响超导电力技术的发展现状和趋势我国发展超导电力技术战略目标和技术路线我国发展超导电力技术的建议2021/9/142Bio-MassEnergyWindPVSolarThermalWindEVHydroPVStorageTideFutureGreenEnergysystem清洁能源变革对未来电网带来的重大挑战一次能源以可再生能源为主、终端能源以电力为主的清洁高效能源体系格局将变成现实发电量大幅度增加，但资源和负荷分布不匹配的格局

2、仍将存在，长距离超大容量的电力输送将成为一个重大的挑战；随着电网的规模不断扩大，安全稳定性问题更加突出，而可再生能源的间歇性、不稳定性及电源机电特性的重大变化对电网安全稳定性提出更加严峻的挑战；可再生能源的特性及直流负荷的增加，对电力质量的提高带来了新的挑战；进一步提高电网和用电系统的能效将变得日益紧迫。2021/9/143超导电力技术在应对未来电网的重大挑战方面将发挥重大或不可替代的作用清洁能源变革对电网带来的重大挑战长距离超大容量的电力输送超导输电电缆超大规模电网的安全稳定性保障电力质量与供电可靠性保障电力质量与供电可靠性超导限流技术超导储能技术超导

3、变压器超导电机技术多功能集成超导电力技术为未来电网提供解决方案2021/9/144超导输电电缆超导电缆具有显著传输优势※超导体电流密度大：比Cu高两个量级；※传输损耗小，可降低50%以上；※交流阻抗为常规电缆的1/10，直流传输时无阻抗；※传输容量大：是常规电缆的3-5倍；※体积小、无电磁干扰、无火灾隐患；高温超导电缆应用前景广阔利用超导体的零电阻和高载流密度的特性，可以实现比特高压更大的传输容量（例如500kV的高温超导直流电缆可以实现20000-50000MW的输送容量），并可降低50%左右的传输损耗，具有天然的短路电流限制功能，还可以大大地节省传

4、输走廊，因此，是实现大容量输电和打造未来电力传输网的重要技术选择。2021/9/145超导输电电缆发展现状研究开发单位主要技术参数状况美国Southwire公司三相30米，12.5kV/1.25kA1999年投入试验运行美国Pirelli公司三相130米，24kV/2.4kA2000年投入试验运行（二相低温容器损坏）美国IGC公司三相350米，34.5kV/0.8kA2006年完成一期试验2008年完成二期投运美国AMSC/Pirelli公司三相200米，13.2kV/3.0kA2006年投入试验运行美国AMSC/LIPA公司三相600米，138kV/2

5、.4kA2008年投入运行美国Southwire公司（新奥尔良）三相1,760米，13.8kV/2kA2011年3月投入运行丹麦NKT公司三相30米，36kV/2kA2001年投入试验运行荷兰NKT公司（阿姆斯特丹）三相6,000米，50kV/3kA2007年计划实施日本东京电力公司三相100米，66kV/1kA2001年完成试验日本古河电工公司单相500米，77kV/1kA2004年完成试验韩国DAPAS计划三相100米，22.9kV/1.25kA2006年商业交付使用韩国LS电缆公司（首尔）三相500米，22.9kV/1.25kA2010年投入运行中

6、国科学院电工研究所三相75米，10.5kV/1.5kA2004年投入试验运行中国科学院电工研究所（郑州）直流380米，10kA2011年投入工程示范中国云电英纳超导电缆公司三相30米，35kV/2kA2004年投入试验运行2021/9/146美国：TresAmigas超级变电站驱动力：美国现有三大电网（美国东部电网、西部电网、德克萨斯电网）之间基本未实现有效互联；可再生能源利用快速发展；超导体具有零电阻效应和高电流传输密度等不可比拟的巨大优势。如何实现：通过TresAmigas超级变电站实现任何两个电网互联（直流传输）；AC/DC电能变换；超导直流电缆（

7、SuperconductorElectricityPipelines）。关于超级变电站：地点：Clovis,NewMexico；占地：22.5平方英里；超导直流电缆：单根5GW/几英里；模式：三角形互联/2014年投运。○可再生能源市场枢纽○三大电网完全一体化Source:http://www.amsc.com/超导电缆的发展现状2021/9/147■利用超导体的超导态/正常态转变特性抑制短路故障电流；■或采用其它方式进行状态转变抑制短路故障电流。电力系统正常运行时电力系统发生短路时发电厂变压器超导限流器变压器配电网配电网接地故障发电厂变压器超导限流器变

8、压器低阻抗高阻抗超导限流器2021/9/148超导限流器典型研究开发实例研究开发