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随着一次能源以可再生能源为主、终端能源以电力为主的新能源格局逐渐形成,高温超导直流输电技术越来越成为长距离、大容量、低损耗电力传输的重要解决方案之一。然而,一系列技术经济性问题限制了该技术的实际应用。 本论文针对长距离、大容量高温超导直流输电技术,从超导直流电缆的结构选择和系统经济性两方面进行了相关研究: (1)利用COMSOL软件分别建立了单极型和双极同轴型超导电缆的结构模型,结合高温超导带材的电磁各向异性实验,从电缆的径向磁场分布特性及电缆中超导带的外部磁感应强度两方面,对两种电缆结构的磁场分布特性进行了比较研究; (2)采用时间离散法,运用MATLAB和COMSOL联合仿真工具,模拟了超导直流电缆在过电流情况下的电流及温度分布情况,分析了单液氮通道型和双液氮通道型电缆结构的过流电热耦合过程,明确了两种结构的过流稳定性; (3)针对超导电缆中低温液氮的两种波纹管通道,在FLUENT中建立了液氮流动特性仿真模型,重点研究了沿程阻力损失与液氮流速、波纹管道几何尺寸、管道长度等因素的关系,初步研究了高温超导直流输电系统的制冷站配置方法; (4)为研究高温超导直流输电系统的经济性问题,建立了单位到网容量年费用计算模型,针对同一输电容量7200MW,综合工程投资成本、维护费用、线路损耗费用以及高温超导电力技术的现状、发展趋势、综合效益等各方面因素,分别计算了高温超导直流输电系统和常规架空线直流输电系统在不同电压等级±200kV、±800kV情况下,单位到网容量年费用与输电距离的关系,明确了高温超导直流输电系统的经济可行性。