超導(dǎo)電工技術(shù)論文

　　超導(dǎo)電工技術(shù)涵蓋了超導(dǎo)電力科學(xué)技術(shù)和超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)技術(shù)。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的超導(dǎo)電工技術(shù)論文，僅供參考!

　　超導(dǎo)電工技術(shù)論文篇一

　　超導(dǎo)技術(shù)在電工領(lǐng)域的應(yīng)用

　　摘要：20世紀(jì)80年代到90年代期間，高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)使得其工程化應(yīng)用成為可能。由于超導(dǎo)材料及相關(guān)技術(shù)在電力領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值，美國(guó)、日本、韓國(guó)和中國(guó)等國(guó)都在積極參與該技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，已建立了多條示范線或開(kāi)發(fā)了研究模型，超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器以及超導(dǎo)儲(chǔ)能飛輪等眾多模型或樣機(jī)已問(wèn)世。

　　關(guān)鍵詞：超導(dǎo)電纜;超導(dǎo)變壓器;帶材;釔系;鉍系

　　中圖分類號(hào)：TM26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374(2013)28-0043-03

　　1986年，由瑞士IBM實(shí)驗(yàn)室的穆勒和貝德諾茲發(fā)現(xiàn)的高溫超導(dǎo)材料(High Temperature Superconductor)給材料和電工領(lǐng)域注入了一股新的力量。1987年至1993年期間，相繼發(fā)現(xiàn)了釔系、鉍系、鉈系和汞系超導(dǎo)材料，臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc也從92K(釔鋇銅氧-YBa2Cu3Ox，簡(jiǎn)寫(xiě)YBCO)上升到130K以上(汞鋇銅氧-Hg2Ba2Ca2Cu3Oy)。隨后，研發(fā)焦點(diǎn)主要集中在高載流能力超導(dǎo)帶材的開(kāi)發(fā)上，以一代鉍系(鉍鍶鈣銅氧，Bi2Sr2Ca2Cu3Oy，Bi-2223)超導(dǎo)帶材和二代YBCO涂層導(dǎo)體最為典型。由于損耗低、載流能力強(qiáng)，高溫超導(dǎo)材料可用來(lái)制造效率更高、功率密度更強(qiáng)的電力器件，如超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、超強(qiáng)磁體、超導(dǎo)限流器和超導(dǎo)變壓器等。此外，使用高溫超導(dǎo)材料還具有無(wú)油、漏磁少等環(huán)境優(yōu)勢(shì)。

　　鑒于超導(dǎo)材料及相關(guān)技術(shù)在電力領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值，美國(guó)、日本、韓國(guó)和中國(guó)等國(guó)都在積極參與該技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，已建立了多條示范線或開(kāi)發(fā)了研究模型，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器和超導(dǎo)電機(jī)等。然而，超導(dǎo)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用仍尚需時(shí)日。

　　1 超導(dǎo)產(chǎn)品

　　1.1 超導(dǎo)電纜

　　超導(dǎo)電纜載流能力強(qiáng)、損耗低，在同樣的安裝條件下，占用體積更小，可用來(lái)改造或替換現(xiàn)有的地下電纜。近幾年，超導(dǎo)電纜相關(guān)項(xiàng)目發(fā)展迅速。

　　國(guó)際上：2006年7月20日，350m長(zhǎng)、34.5kV/0.8kA、三相交流超導(dǎo)電纜在美國(guó)奧爾巴尼市掛網(wǎng)運(yùn)行，該項(xiàng)目由DOE資助，美國(guó)Superpower公司承攬，日本住友電工(SEI)和英國(guó)氧氣公司(BOC)參與。SEI負(fù)責(zé)了其中320m超導(dǎo)電纜的制造和安裝(該段以Bi-2223帶材為超導(dǎo)層)，Superpower公司負(fù)責(zé)剩余30m超導(dǎo)電纜的制造(該段以二代高溫超導(dǎo)帶材為載流層)，這是世界上第一條用于城市地下輸電的超導(dǎo)電纜，也是SEI首次參與美國(guó)的政府項(xiàng)目。

　　2008年4月22日，由美國(guó)能源部投資(DOE)，美國(guó)超導(dǎo)公司(AMSC)、耐克森公司(Nexans)、法國(guó)液化空氣集團(tuán)(AirLiquid)和美國(guó)長(zhǎng)島電力局(LIPA)參與的一期600m，138kV/2.4kA超導(dǎo)電纜實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，這是目前世界上最長(zhǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行的超導(dǎo)電纜。該條電纜以一代鉍(Bi-2223)系超導(dǎo)帶材為超導(dǎo)層，預(yù)計(jì)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可滿足30萬(wàn)家庭的用電需求。目前，由AMSC提供二代超導(dǎo)帶材，Nexans承攬的長(zhǎng)島二期項(xiàng)目正在進(jìn)行。美國(guó)還計(jì)劃用超導(dǎo)電纜連接3個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)，建造超級(jí)變電站“Tres AmigasTM”，二代高溫超導(dǎo)帶材由AMSC提供，LS電纜公司和Nsxans為該項(xiàng)目制造超導(dǎo)電纜。

　　2013年1月，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)開(kāi)發(fā)出新型超導(dǎo)電纜，可輸送275kV的高壓電。

　　國(guó)內(nèi)：2013年4月，由中國(guó)科學(xué)院電工研究所和河南中孚實(shí)業(yè)股份有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的360m長(zhǎng)，載流能力10kA的直流超導(dǎo)電纜通過(guò)科技部驗(yàn)收，這是目前世界上載流能力最高的直流超導(dǎo)電纜。

　　但從目前的開(kāi)發(fā)情況看，電纜中采用的超導(dǎo)帶材主要是Bi-2223/Ag一代超導(dǎo)帶材，二代YBCO超導(dǎo)帶材應(yīng)用于超導(dǎo)電纜示范線中的實(shí)例還很少，相關(guān)技術(shù)還不成熟;超導(dǎo)電纜示范線的成功運(yùn)行需解決大量的技術(shù)難題，但仍有很多工作要做：電纜通電過(guò)程中的交流損耗仍然太高，低溫下的介電絕緣技術(shù)需要進(jìn)一步的了解，電纜接頭和終端還處于開(kāi)發(fā)的早期階段，安全性好、可靠性高的制冷系統(tǒng)還需要進(jìn)一步證明。

　　1.2 超導(dǎo)電機(jī)

　　效率高、性能好以及巨大的市場(chǎng)潛力驅(qū)動(dòng)著超導(dǎo)電機(jī)的發(fā)展。將超導(dǎo)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電是目前發(fā)展的趨勢(shì)。超導(dǎo)電機(jī)重量輕、緊湊性好，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中特別具有優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)電機(jī)采用超導(dǎo)材料替代常規(guī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。傳統(tǒng)電機(jī)以銅作為線圈繞組，采用超導(dǎo)材料后，可將銅用量從2.1ton減至0.44ton，鐵用量從10.5ton減少至2.8ton，大大減少了金屬的使用量，降低了成本;而制冷系統(tǒng)電力消耗導(dǎo)致的成本，已由使用周期長(zhǎng)、效率高而得以抵消。

　　事實(shí)上，Bi-2223超導(dǎo)材料并不適合作為電機(jī)的電樞繞組，原因是Bi-2223材料對(duì)磁場(chǎng)敏感，電樞繞組中的交流電磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致Bi-2223超導(dǎo)材料的交流損耗增加。從性能上說(shuō)，YBCO比Bi-2223更適合用于超導(dǎo)電機(jī)。

　　1.3 超導(dǎo)變壓器

　　超導(dǎo)變壓器之所以具有吸引力，原因是：與傳統(tǒng)變壓器相比，體積可減少50%，重量可減少70%，損耗低于30%;在發(fā)生瞬時(shí)過(guò)載時(shí)，不會(huì)發(fā)出噪聲，同時(shí)還具有一定的限流作用。目前，技術(shù)難點(diǎn)主要集中在交流損耗過(guò)高和磁場(chǎng)下臨界電流Ic值下降明顯。2012年10月，中國(guó)船舶重工集團(tuán)712所開(kāi)發(fā)出我國(guó)首臺(tái)兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)電機(jī)，并通過(guò)科技部的項(xiàng)目驗(yàn)收，總體指標(biāo)處于先進(jìn)水平。

　　1.4 超導(dǎo)限流器

　　超導(dǎo)限流器也稱超導(dǎo)電阻(抗)器，串聯(lián)于電路中，是依靠線圈的電阻(感抗)限制電力系統(tǒng)的短路電流。線路正常運(yùn)行時(shí)，限流器處于超導(dǎo)態(tài)，只有極小的阻抗(基本為零，可以忽略)。當(dāng)線路中電流超過(guò)臨界電流Ic時(shí)，限流器失超，在線路中表現(xiàn)為電阻或感抗。故障消除后，超導(dǎo)限流器自動(dòng)復(fù)位，很適合用于電網(wǎng)。超導(dǎo)限流器具有響應(yīng)速度快、能快速自動(dòng)復(fù)位和提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是正常運(yùn)行時(shí)功耗大。在超導(dǎo)限流器領(lǐng)域，我國(guó)的北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。 　　2007年8月，由天津機(jī)電工業(yè)控股集團(tuán)公司和北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司成功開(kāi)發(fā)了35kV超導(dǎo)限流器，并在云南省普吉變電站并網(wǎng)運(yùn)行。

　　2013年3月，北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司與廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心簽訂了500kV超導(dǎo)限流器樣機(jī)研制的研發(fā)合同。

　　2013年4月，由天津市電力公司、北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司和天津百利電氣控股集團(tuán)共同承擔(dān)的863項(xiàng)目—“220kV/800A高溫超導(dǎo)限流器的研究與開(kāi)發(fā)”通過(guò)驗(yàn)收。

　　1.5 超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置

　　通過(guò)某種手段將能量存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)釋放的過(guò)程，稱為儲(chǔ)能。按照儲(chǔ)能的方式，可分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能，超導(dǎo)儲(chǔ)能是電磁儲(chǔ)能的一種。超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置無(wú)需能量轉(zhuǎn)換、直接儲(chǔ)能，轉(zhuǎn)換效率高，響應(yīng)速度快，功率密度大，用于電網(wǎng)時(shí)，低谷時(shí)儲(chǔ)藏電能，高峰時(shí)釋放電能，具有有效提高輸電的效率和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是運(yùn)行及維護(hù)成本高。我國(guó)首臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置位于甘肅省白銀變電站。

　　2 超導(dǎo)材料

　　在超導(dǎo)材料領(lǐng)域，鉍系超導(dǎo)線稱為一代超導(dǎo)線，釔系超導(dǎo)帶材稱為二代超導(dǎo)線(帶)材，事實(shí)上，YBCO材料的發(fā)現(xiàn)早于Bi-2223。YBCO于1987年在美國(guó)發(fā)現(xiàn)，臨界溫度Tc約90K，遠(yuǎn)高于液氮沸點(diǎn)77K，超過(guò)了超導(dǎo)微觀理論(巴庫(kù)斯理論，BCS)的規(guī)定，所以稱之為高溫超導(dǎo)材料。1988年，日本發(fā)現(xiàn)了Tc高達(dá)110K的Bi-2223材料。由于YBCO工藝復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度大，所以研究人員將焦點(diǎn)主要放在了Bi-2223材料上。自Bi-2223發(fā)現(xiàn)后，超導(dǎo)線材的長(zhǎng)尺化得到了促進(jìn)，并進(jìn)行了超導(dǎo)電纜、電力引線和超導(dǎo)磁體等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。鉍系超導(dǎo)材料有三種類型：Bi2Sr2Cu2O6(Bi-2202，Tc約25K)，Bi2Sr2CaCu2O8(Bi-2212，Tc約80K)和Bi-2223。由于Bi-2212容易合成，所以開(kāi)發(fā)的早期階段，以Bi-2212為主。隨著工藝的成熟，目前的Bi系超導(dǎo)材料基本指的是Bi-2223。Bi-2223帶材采用套管法制備(Powder In Tube，PIT)，住友電工開(kāi)創(chuàng)了一種“受壓熱處理工藝”，通過(guò)這種工藝，可大幅降低材料中存在的空洞，在提高了帶材臨界電流和機(jī)械特性的同時(shí)，避免了由于液氮導(dǎo)致的“鼓泡”現(xiàn)象，住友電工目前已可制備臨界電流在200A以上的千米級(jí)Bi-2223線材。PIT法也用于二硼化鎂(MgB2)超導(dǎo)帶材的制備。

　　從材料組成和特性看，YBCO材料的成本低，性能更好。但從目前發(fā)展看，由于復(fù)雜的工藝及昂貴的設(shè)備，導(dǎo)致其成本比Bi-2223要高，要想實(shí)用化，還有很多困難需要克服。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　超導(dǎo)技術(shù)在提高能源效率，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和保護(hù)環(huán)境方面有著巨大的應(yīng)用潛力。但在電力系統(tǒng)中大規(guī)模應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)之前，必須對(duì)其安全性和可靠性進(jìn)行長(zhǎng)期的驗(yàn)證，需要大筆的投資資金。此外，由于其工藝復(fù)雜、成本高、投資額大及回收周期長(zhǎng)等因素，很少有私人企業(yè)敢投身超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)在美國(guó)、韓國(guó)和日本等進(jìn)行的相關(guān)項(xiàng)目也基本都是由政府資助。超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)需要較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，這對(duì)政府的資助金額和資助跨度也是個(gè)考驗(yàn)。從開(kāi)發(fā)的角度看，應(yīng)先選擇研發(fā)周期短、投資少的的項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)小型樣機(jī)驗(yàn)證理論可行性和積累經(jīng)驗(yàn);然后再開(kāi)發(fā)中型樣機(jī)或示范線，累積數(shù)據(jù);最后再進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。每個(gè)階段都非常重要，且需較長(zhǎng)的時(shí)間(多年)。

　　據(jù)估計(jì)，到2020年，超導(dǎo)市場(chǎng)主要由超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)電纜占有。不管超導(dǎo)潛在市場(chǎng)有多么廣闊，超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步，需要不斷的投入和推動(dòng)，必須在政府的支持下，才有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] R.Hott， R.Kleiner， T.Wolf.Superconducting

　　Materials-a Topical Overview in Frontiers in

　　Superconducting Materials，Springer Verlag， Berlin，

　　2004.

　　[2] M.Sohma，T.Tsuchiya， I.Yamaguchi，et al.Large-

　　area YBCO films with low-Rs prepared by excimer-laser-

　　assisted MOD (ELAMOD)on sapphire substrates[J].

　　Physica C： Superconductivity，2013，484：183-185.

　　[3] H.Yang，X.Yu，Y.Ji，et al.Surface treatment of nickel

　　substrate for the preparation of BSCCO film through

　　sol-gel method[J]. Applied Surface Science，2012，

　　258(11)：4852-4856.

　　[4] J.Zhu，M.Qiu，B.Wei，et al.Design， dynamic

　　simulation and construction of a hybrid HTS SMES

　　(high-temperature superconducting magnetic energy

　　storage systems) for Chinese power grid[J].Energy，

　　2013，51：184-192.

　　[5] Y.Shiohara， M.Yoshizumi，Y.Takagi，et al.Future

　　prospects of high Tc superconductors-coated conductors 　　and their applications[J].Physica C：Superconductivity，

　　2013，484：1-5.

　　[6] S.-W.Yim，B.-C.Park，Y.-T.Jeong， et al.Improvement

　　in operational characteristics of KEPCO's line-commutation-

　　type superconducting hybrid fault current limiter[J].

　　hysica C： Superconductivity， 2013，484： 267-271.

　　[7] J.J.Du，W.Wu，E.M.Mei，et al.Refining design of

　　superconducting magnets synchronous with winding

　　using particle swarm optimization[J]. Physica C：

　　Superconductivity， 2013， 488：14-17.

　　[8] A.Tomioka， T.Bohno，S.Kakami，et al.The short-

　　circuit test results of 6.9 kV/2.3 kV 400 kVA-class

　　YBCO model transformer with fault current limiting

　　function[J]. Physica C： Superconductivity，2013，

　　484：239-241.

　　[9] O.Tsukamoto.Roads for HTS power applications togo

　　into the real world： Cost issues and technical issues

　　[J].Cryogenics， 2005，45(1)：3-10.

　　[10] Y.YAMADA， M.MOGI， K.SATO.Examples and

　　Future Prospects of High-Temperature Superconductor

　　Products[J]. SEI Technical Review，2007：51-58.

　　[11] C.L.Ye， M.Y.Li，X.P.Chen，et al.Microstructure

　　and critical current of bimetallic sheathedBi-2223

　　tapes[J].Physica C： Superconductivity， 2011， 471

　　(21-22)：1107-1109.

　　[12] J.Sun， H.Watanabe， M.Hamabe，et al.Critical

　　current behavior of a BSCCO tape in the stacked

　　conductors under different current feeding mode

　　[J].Physica C： Superconductivity， 2013，In

　　Press，Available online.

　　[13] T.KATO， J.FUJIKAMI， S.KOBAYASHI， etal.

　　Development of Drastically Innovative BSCCO(DI-

　　BSCCO) Wire[J].SEI Technical Review，2006，

　　62：10-14.

　　[14] C.S.Li，G.Yan，Q.Y.Wang，et al.Fabrication

　　and properties of kilometer level， Nb rein-

　　forced，6 filamentary MgB2 wires[J].Physica C：

　　Superconductivity， 2013，In Press， Available online.

　　[15] G.Aldica，S.Popa， M.Enculescu，et al.Te and

　　SiC co-doped MgB2 obtained by an ex situ spark

　　plasmasintering technique[J]. Scripta Materialia，

　　2013，68(6)：428-431.

　　作者簡(jiǎn)介：王醒東(1986—)，男，江蘇泗陽(yáng)人，富通集團(tuán)有限公司工程師，碩士，研究方向：超導(dǎo)材料及相關(guān)技術(shù)。

　　超導(dǎo)電工技術(shù)論文篇二

　　超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用前瞻

　　摘要：未來(lái)電力工業(yè)的發(fā)展方向主要向智能化發(fā)展，而發(fā)展智能電網(wǎng)離不開(kāi)超導(dǎo)電力技術(shù)的有力支持。研究超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用對(duì)我國(guó)的電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的意義，本文就針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了探討和研究。

　　關(guān)鍵詞：超導(dǎo)電力 智能電網(wǎng) 超導(dǎo)儲(chǔ)能 可再生能源

　　0　引言

　　智能電網(wǎng)對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展具有重要的意義，智能電網(wǎng)無(wú)論是在穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)性還是對(duì)于可再生資源的包容性以及電能智能上與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比都有了顯著的提升;而超導(dǎo)電力技術(shù)對(duì)于智能電網(wǎng)的開(kāi)發(fā)具有關(guān)鍵的作用，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了有力的條件。但是，由于電力系統(tǒng)的運(yùn)行具有自身的特殊性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，因此，在超導(dǎo)電力技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，肯定會(huì)給當(dāng)前的電力系統(tǒng)帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)，從目前的情況來(lái)看，我國(guó)無(wú)論是從理論上還是實(shí)踐上對(duì)于超導(dǎo)電力技術(shù)還缺乏一定的準(zhǔn)備。本文基于我國(guó)電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并考慮未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的重大變化以及超導(dǎo)技術(shù)的迅速發(fā)展，從系統(tǒng)角度出發(fā)，對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用做出具有前瞻性的探討。

　　1　為什么需要超導(dǎo)技術(shù)

　　電能的損耗由管理?yè)p耗和技術(shù)損耗兩部分組成，導(dǎo)線方面的損耗屬于技術(shù)損耗，導(dǎo)線是有電阻的，不同材料的導(dǎo)線電阻率是不同的，如果有一種材料的電阻率為零，那么導(dǎo)線的電阻也會(huì)為零，電能的損耗將大幅下降，企業(yè)將會(huì)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。所以，尋找這么一種材料是必要的，也就是超導(dǎo)技術(shù)的必要性。超導(dǎo)技術(shù)一但研發(fā)成功并投入到實(shí)際生產(chǎn)中，比如輸電網(wǎng)落，大容量發(fā)電機(jī)，磁懸浮列車，核能發(fā)電，將對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起巨大的推動(dòng)作用。

　　2　超導(dǎo)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

　　1911年荷蘭物理學(xué)家Onnes發(fā)現(xiàn)汞(水銀)在4.2k附近電阻突然下降為零，他把這種零電阻現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性。汞的電阻突然消失時(shí)的溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度或臨界溫度，常用Tc表示。超導(dǎo)是指某些物體當(dāng)溫度下降至一定溫度時(shí)，電阻突然趨近于零的現(xiàn)象。具有這種特性的材料稱為超導(dǎo)材料。超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為這種物質(zhì)的轉(zhuǎn)變溫度(或臨界溫度)因?yàn)檫@個(gè)溫度很低，在絕對(duì)零度附近。因而目前為止，應(yīng)用不是很廣泛，但是科學(xué)家在研究高溫超導(dǎo)，如果研究成功，用這種材料導(dǎo)電時(shí)不損耗電能，不產(chǎn)生熱量，可以節(jié)約能源。

　　在一定溫度下具有超導(dǎo)電性的物體稱為超導(dǎo)體。金屬汞是超導(dǎo)體。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)元素周期表中共有26種金屬具有超導(dǎo)電性，單個(gè)金屬的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度都很低，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值。因此，人們逐漸轉(zhuǎn)向研究金屬合金的超導(dǎo)電性。其中Nb3Ge的轉(zhuǎn)變溫度為23.2K，這在70年代算是最高轉(zhuǎn)變溫度超導(dǎo)體了。當(dāng)超導(dǎo)體顯示導(dǎo)材料都是在極低溫下才能進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)，假如沒(méi)有低溫技術(shù)發(fā)展作為后盾，就發(fā)現(xiàn)不了超導(dǎo)電性，無(wú)法設(shè)想超導(dǎo)材料。這里又一次看到材料發(fā)展與科學(xué)技術(shù)互相促進(jìn)的關(guān)系。

　　低溫超導(dǎo)材料要用液氦做致冷劑才能呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，因此在應(yīng)用上受到很大的限制。人們迫切希望找到高溫超導(dǎo)體，在徘徊了幾十年后，終于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller發(fā)現(xiàn)他們研制的La-Ba-CuO混合金屬氧化物具有超導(dǎo)電性，轉(zhuǎn)變溫度為35K。這是超導(dǎo)材料研究上的一次重大突破，打開(kāi)了混合金屬氧化物超導(dǎo)體的研究方向。接著中、美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Y-Ba-CuO混合金屬氧化物在90K具有超導(dǎo)電性，這類超導(dǎo)氧化物的轉(zhuǎn)變溫度已高于液氮溫度(77K)，高溫超導(dǎo)材料研究獲得重大進(jìn)展。一連串激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)在世界上掀起了“超導(dǎo)熱”。目前新的超導(dǎo)氧化物系列不斷涌現(xiàn)，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它們的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超過(guò)了120K。高溫超導(dǎo)體的研究方興未艾，人們殷切地期待著室溫超導(dǎo)材料的出現(xiàn)。

　　人們發(fā)現(xiàn)C60與堿金屬作用能形成AxC60(A代表鉀、銣、銫等)，它們都是超導(dǎo)體，大多數(shù)AxC60超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度比金屬合金超導(dǎo)體高。金屬氧化物超導(dǎo)體是無(wú)機(jī)超導(dǎo)體，它們都是層狀結(jié)構(gòu)，屬二維超導(dǎo)。而AxC60則是有機(jī)超導(dǎo)體，它們是球狀結(jié)構(gòu)，屬三維超導(dǎo)。因此AxC60這類超導(dǎo)體是很有發(fā)展前途的超導(dǎo)材料。

　　20世紀(jì)末，科學(xué)家合成了在室溫下具有超導(dǎo)性能的復(fù)合材料，室溫超導(dǎo)材料的研制成功使超導(dǎo)的實(shí)際應(yīng)用成為可能。超導(dǎo)研究引起各國(guó)的重視，一旦室溫超導(dǎo)體達(dá)到實(shí)用化、工業(yè)化，將對(duì)現(xiàn)代文明社會(huì)中的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響。

　　3　超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用

　　3.1　提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性　超導(dǎo)故障限流器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的限制短路電流的新技術(shù)裝備，超導(dǎo)故障限流器，利用超導(dǎo)體的超導(dǎo)/常態(tài)轉(zhuǎn)變特性，由零電阻迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦柚?，從而達(dá)到降低系統(tǒng)的短路電流的目的。超導(dǎo)故障限流器能滿足智能電網(wǎng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的快速性和準(zhǔn)確性的要求。

　　3.2　提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性　我國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)雖然有可再生能源的加入，但仍然遵循著大電網(wǎng)、大機(jī)組的發(fā)展發(fā)向，遠(yuǎn)距離大容量輸送電能不可避免，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)安全性。大規(guī)模互聯(lián)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定與否主要表現(xiàn)在區(qū)域聯(lián)絡(luò)線的功率振蕩。如果在輸電系統(tǒng)中，能對(duì)功率越限部分進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，在功率過(guò)高時(shí)吸收功率，在功率過(guò)低時(shí)釋放功率，以平穩(wěn)聯(lián)絡(luò)線功率，則能有效提高系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)具有能快速充、放電的功能，并且可對(duì)系統(tǒng)提供瞬時(shí)有功功率與無(wú)功功率的支持，通過(guò)附加阻尼控制器，可以對(duì)線路功率進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，阻尼系統(tǒng)振蕩。使用超導(dǎo)電纜進(jìn)行輸電是基于超導(dǎo)技術(shù)的可行的解決方法。超導(dǎo)電纜具有傳輸容量大、損耗小、靈活性高、占地空間小、無(wú)污染等顯著優(yōu)點(diǎn)，是解決電能傳輸瓶頸的較好選擇。采用超導(dǎo)電纜技術(shù)，由于其在超導(dǎo)狀態(tài)下阻抗很小，采用超導(dǎo)電纜技術(shù)可以大大加強(qiáng)互聯(lián)系統(tǒng)之間的電氣聯(lián)系，提高電網(wǎng)的小干擾安全性。

　　3.3　對(duì)可再生能源的包容性　可再生能源是未來(lái)電力能源的重要組成部分，要使這種能源得到充分有效的利用，必須采用新的技術(shù)措施改善其品質(zhì)并使其能更為有效地與大電網(wǎng)聯(lián)結(jié)，能與其它能源系統(tǒng)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綜合優(yōu)化平衡，提高能源系統(tǒng)的總體效率。智能電網(wǎng)所具有的兼容性是指電力系統(tǒng)能夠開(kāi)放性地兼容各種類型能源的能力，也正是契合了可再生能源的發(fā)展要求。 　　3.4　建立集約型電力系統(tǒng)　智能電網(wǎng)所具有的高效性，是指電網(wǎng)提高設(shè)備利用率、減少線損、降低運(yùn)營(yíng)成本的能力，通過(guò)新型技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用以提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性。超導(dǎo)電纜具有的大容量、低損耗、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)滿足智能電網(wǎng)高效性、經(jīng)濟(jì)性的要求，具有重要的應(yīng)用前景。超導(dǎo)變壓器和超導(dǎo)電機(jī)由于其容量有限，但是具有占地面積小，能量密度高、損耗小等特點(diǎn)，適用于對(duì)自然環(huán)境要求特別高的場(chǎng)合。

　　4　超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)的研究方向

　　和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)不同，超導(dǎo)技術(shù)具有很多自己的獨(dú)有特性，因此，在分析上也和傳統(tǒng)的電網(wǎng)有所不同，要對(duì)智能電網(wǎng)研究，就必須從系統(tǒng)的角度出發(fā)，根據(jù)超導(dǎo)電力技術(shù)展開(kāi)研究。研究的方向主要有以下幾點(diǎn)：首先，是針對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的智能電力系統(tǒng)的建模理論的研究;其次，研究超導(dǎo)電力技術(shù)智能控制的策略。最后對(duì)快速可控裝置的智能協(xié)調(diào)控制研究。

　　5　結(jié)語(yǔ)

　　作為一種高新技術(shù)，超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展具有劃時(shí)代的意義，是21世紀(jì)一項(xiàng)具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性的新技術(shù)。超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)的有效應(yīng)用，能夠改善我國(guó)傳統(tǒng)電網(wǎng)的很多以前的弊端，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和抗打擊的能力，在電能的質(zhì)量和能源多元化上也有顯著的增強(qiáng)，可以這樣說(shuō)，超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用，為智能電網(wǎng)的開(kāi)發(fā)和發(fā)展創(chuàng)造了新的思路和條件。目前，我國(guó)的超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用只是存在于初期階段，還需要進(jìn)行更多的理論和實(shí)踐研究做鋪墊，才能夠真正地在我國(guó)的電力系統(tǒng)中發(fā)揮出其自身的作用，正是因?yàn)槲覈?guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)，也為超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)的重要性創(chuàng)造了條件。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]肖立業(yè)，林良真.構(gòu)建全國(guó)統(tǒng)一的新能源電網(wǎng)，推進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè).電工電能新技術(shù).

　　[2]陳樹(shù)勇，宋書(shū)芳，李蘭欣等.智能電網(wǎng)技術(shù)綜述.電網(wǎng)技術(shù).

　　[3]謝開(kāi)，劉永奇，朱治中等.面向未來(lái)的智能電網(wǎng).中國(guó)電力.

　　[4]華光輝，赫衛(wèi)國(guó)，趙大偉.儲(chǔ)能技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用[J].供用電，2010(04).

　　[5]張曉陽(yáng)，浦子耿，徐洪峰.多功能電力測(cè)控儀表的應(yīng)用技術(shù)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2010(11).

　　[6]崔弘，郭熠昀.智能配電網(wǎng)中分布式電源的優(yōu)化配置[J].電氣應(yīng)用，2011(13).

　　[7]王媛媛.國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)研究[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(05).