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摘 要：超导体具有零电阻高密度载流能力，在电力应用方面具有不可代替的优势。本文在探讨超导电力技术的应用及其优势的基础上，提出了将来超导电力技术的发展前景，希望能够为进一步认识超导电力技术的重要性提供一定的参考价值。
关键词：超导体；超导电力技术；新能源；电力技术
一、引言
近年来，随着化石能源的日益枯竭及日益增长的环境压力等因素的驱动，大力发展清洁能源技术、提升能源系统的效率，成为适应时代发展要求的必然选择。据新华网报道，2014年我国风电新增装机容量1981万千瓦，创历史新高。国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山于2015年2月12日在风电产业检测通气会上介绍，截至2014年，我国风电并网装机容量达9637万千瓦，占到全部发电装机容量的7%，占全球风电装机的27%。由此可预见，在不远的将来，能源体系将会迎来重大变革，这将会对电网在大幅度提升输送容量、安全稳定性、电力质量及运行效率等方面提出一系列的重大的挑战，而超导体具有零电阻高密度载流能力，超导电力技术具有常规电力技术不可比拟的优势，是当今电力技术最为活跃的前言研究领域之一，具有广阔的应用前景。
二、超导电力技术的应用及其优势
1.超导电力技术的应用
超导电力技术的根本原理，是利用超导体在特殊情况下运用零电阻这一特点研制各类超导设备，目前，超导电力技术主要应用在以下几个方面。一是，高温超导输电。通过高温超导电缆能够大大提高输电的密度，降低输电损失，减少城市输电用地，促进土地资源的高效利用。二是，高温超导限流器。这种限流器，具有检测、触发、限流的作用，阻抗能在零与最大值间转换，反应与恢复的速度较快。研制超导限流器，有助于保护电器设备、改善供电的可靠性，同时，还能够增加输电容量，提升电网运行的稳定性。三是，超导电机，包括超导电动机和超导变压器。二者均具有极限单机容量高的特征，且体积小、损耗小、重量轻，在环境压力剧增、土地资源日益紧张的今天别具优势。四是，超导储能系统。太阳能、潮汐能、风能等可再生能源具有不稳定性、间歇性等缺点，因此，这就要求其必须与电能储存系统相结合，进而实现稳定并网。而超导储能系统，由于其自身所具有的功率高、响应速度快等特点，使其能够高效调度和实时动态功率平衡，对提升电网供电质量具有重要作用。
2.超导电力技术的优势
随着电力系统逐渐向大规模、长距离、大容量、高电压、智能电网方面发展，原有的电力系统已经难以支持其发展，存在诸多问题，而超导电力技术能够有效解决这些问题，其具以下优势。一是，随着城市人口的不断增加，城市规模不断增大，用电量剧增，以往的电缆输送大容量电能已经遇到了瓶颈，而采取超导输电技术，能够大大提升空间的利用率，有效降低网损。二是，在电力系统中经常会出现短路的情况，而短路电流的增大，可能会导致电力系统的崩溃。实际中的很多限流设备效果欠佳，熔丝的速度很快，并且缺少自动复位的功能。虽然，SF6 断路器能切开故障线路， 但其容量有限，约为 63kA，而采用超导限流器，可以有效解决这一问题，超导限流器在正常时阻抗为零，故障时呈现一个大阻抗，同时，集检测、触发和限流于一体，反应和恢复速度快。三是，各种新能源的并网，对大电网的动态稳定性提出了更高的要求，而超导储能系统反应速度快、转换效率高的特点可以满足这个要求，能够改善电能质量，提高供电可靠性。四是，采用超导变压器、超导电動机、超导电缆，能够有效减少用电占地面积，在土地资源紧张的今天能够降低电力成本。
三、超导电力技术的发展前景
1.超导输电电缆有助于解决低损耗、大容量、远距离电力传输问题
资源禀赋条件与负荷分布不平衡在我国表现得较为显著，资源条件主要集中在西部，而负荷中心集中在东部，远距离的西电东送是我国电网发展所面临的重大挑战。在将来，随着城市的发展及新能源的开发，将会有数亿乃至数十亿千瓦的电力由西部向东部输送，尽管特高压输电技术在大容量、远距离输送方面与传统高压输电方式相比有较大优势，但如果全部采用特高压输电，则可能需要上百条输电线路，占用大量的输电走廊。而高分超导电缆，能够实现比特高压更大的输电容量，还可以降低50%左右的传输损耗，另外还可以大大节省传输走廊。
2.超导限流器和超导储能系统将会大大提升电网的安全性和稳定性
如前所述，超导限流器，有助于保护电器设备、改善供电的可靠性、增加输电容量、提升电网稳定性。超导储能系统有助于提升电网供电质量。这些作用对于输送容量和规模日益增大的未来电网而言大有裨益。例如，电能在“发、输、供、用”过程中必然在时空两个方面达到“瞬态平衡”，一旦出现失衡，就可能引起电力系统的稳定性问题，严重者还会造成重大停电事故，给人们的生活与企业生产经营带来影响。而超导储能系统的响应速度快、响应功率高、输出功率可以灵活控制，因此，能够大幅提升大电网运行的安全稳定性。
3.超导电力技术的应用广泛，对降低输配电损耗具有重要作用
大电网将会成为未来电网发展的必然趋势，因此，电网的损耗也将达到惊人的程度。由于超导体具有零电阻特性，因而超导电力技术在降低电网损耗方面具有重要作用，超导输电电缆、超导变压器、超导发电机、超导电动机等均具有比常规设备更为明显的运行效率与节能优势。
参考文献：
[1]肖立业.超导电力技术应用前景分析[J].世界科技研究与发展，2003，01：38-43.
[2]陈中，肖立业，王海风.超导电力技术在未来智能电网应用研究[J].电工电能新技术，2010，01：49-53.
[3]肖立业，林良真.超导电力技术即将带来电力工业的革命[J].物理，2000，03：131-140.
[4]肖立业，林良真.全球超导电力技术应用前景展望[J].电气时代，2000，05：15-17.
作者简介：
赵欣（1982～ ），男，河北省保定市人，工程学学士，助理工程师。
关键词：超导体；超导电力技术；新能源；电力技术
一、引言
近年来，随着化石能源的日益枯竭及日益增长的环境压力等因素的驱动，大力发展清洁能源技术、提升能源系统的效率，成为适应时代发展要求的必然选择。据新华网报道，2014年我国风电新增装机容量1981万千瓦，创历史新高。国家能源局新能源和可再生能源司副司长史立山于2015年2月12日在风电产业检测通气会上介绍，截至2014年，我国风电并网装机容量达9637万千瓦，占到全部发电装机容量的7%，占全球风电装机的27%。由此可预见，在不远的将来，能源体系将会迎来重大变革，这将会对电网在大幅度提升输送容量、安全稳定性、电力质量及运行效率等方面提出一系列的重大的挑战，而超导体具有零电阻高密度载流能力，超导电力技术具有常规电力技术不可比拟的优势，是当今电力技术最为活跃的前言研究领域之一，具有广阔的应用前景。
二、超导电力技术的应用及其优势
1.超导电力技术的应用
超导电力技术的根本原理，是利用超导体在特殊情况下运用零电阻这一特点研制各类超导设备，目前，超导电力技术主要应用在以下几个方面。一是，高温超导输电。通过高温超导电缆能够大大提高输电的密度，降低输电损失，减少城市输电用地，促进土地资源的高效利用。二是，高温超导限流器。这种限流器，具有检测、触发、限流的作用，阻抗能在零与最大值间转换，反应与恢复的速度较快。研制超导限流器，有助于保护电器设备、改善供电的可靠性，同时，还能够增加输电容量，提升电网运行的稳定性。三是，超导电机，包括超导电动机和超导变压器。二者均具有极限单机容量高的特征，且体积小、损耗小、重量轻，在环境压力剧增、土地资源日益紧张的今天别具优势。四是，超导储能系统。太阳能、潮汐能、风能等可再生能源具有不稳定性、间歇性等缺点，因此，这就要求其必须与电能储存系统相结合，进而实现稳定并网。而超导储能系统，由于其自身所具有的功率高、响应速度快等特点，使其能够高效调度和实时动态功率平衡，对提升电网供电质量具有重要作用。
2.超导电力技术的优势
随着电力系统逐渐向大规模、长距离、大容量、高电压、智能电网方面发展，原有的电力系统已经难以支持其发展，存在诸多问题，而超导电力技术能够有效解决这些问题，其具以下优势。一是，随着城市人口的不断增加，城市规模不断增大，用电量剧增，以往的电缆输送大容量电能已经遇到了瓶颈，而采取超导输电技术，能够大大提升空间的利用率，有效降低网损。二是，在电力系统中经常会出现短路的情况，而短路电流的增大，可能会导致电力系统的崩溃。实际中的很多限流设备效果欠佳，熔丝的速度很快，并且缺少自动复位的功能。虽然，SF6 断路器能切开故障线路， 但其容量有限，约为 63kA，而采用超导限流器，可以有效解决这一问题，超导限流器在正常时阻抗为零，故障时呈现一个大阻抗，同时，集检测、触发和限流于一体，反应和恢复速度快。三是，各种新能源的并网，对大电网的动态稳定性提出了更高的要求，而超导储能系统反应速度快、转换效率高的特点可以满足这个要求，能够改善电能质量，提高供电可靠性。四是，采用超导变压器、超导电動机、超导电缆，能够有效减少用电占地面积，在土地资源紧张的今天能够降低电力成本。
三、超导电力技术的发展前景
1.超导输电电缆有助于解决低损耗、大容量、远距离电力传输问题
资源禀赋条件与负荷分布不平衡在我国表现得较为显著，资源条件主要集中在西部，而负荷中心集中在东部，远距离的西电东送是我国电网发展所面临的重大挑战。在将来，随着城市的发展及新能源的开发，将会有数亿乃至数十亿千瓦的电力由西部向东部输送，尽管特高压输电技术在大容量、远距离输送方面与传统高压输电方式相比有较大优势，但如果全部采用特高压输电，则可能需要上百条输电线路，占用大量的输电走廊。而高分超导电缆，能够实现比特高压更大的输电容量，还可以降低50%左右的传输损耗，另外还可以大大节省传输走廊。
2.超导限流器和超导储能系统将会大大提升电网的安全性和稳定性
如前所述，超导限流器，有助于保护电器设备、改善供电的可靠性、增加输电容量、提升电网稳定性。超导储能系统有助于提升电网供电质量。这些作用对于输送容量和规模日益增大的未来电网而言大有裨益。例如，电能在“发、输、供、用”过程中必然在时空两个方面达到“瞬态平衡”，一旦出现失衡，就可能引起电力系统的稳定性问题，严重者还会造成重大停电事故，给人们的生活与企业生产经营带来影响。而超导储能系统的响应速度快、响应功率高、输出功率可以灵活控制，因此，能够大幅提升大电网运行的安全稳定性。
3.超导电力技术的应用广泛，对降低输配电损耗具有重要作用
大电网将会成为未来电网发展的必然趋势，因此，电网的损耗也将达到惊人的程度。由于超导体具有零电阻特性，因而超导电力技术在降低电网损耗方面具有重要作用，超导输电电缆、超导变压器、超导发电机、超导电动机等均具有比常规设备更为明显的运行效率与节能优势。
参考文献：
[1]肖立业.超导电力技术应用前景分析[J].世界科技研究与发展，2003，01：38-43.
[2]陈中，肖立业，王海风.超导电力技术在未来智能电网应用研究[J].电工电能新技术，2010，01：49-53.
[3]肖立业，林良真.超导电力技术即将带来电力工业的革命[J].物理，2000，03：131-140.
[4]肖立业，林良真.全球超导电力技术应用前景展望[J].电气时代，2000，05：15-17.
作者简介：
赵欣（1982～ ），男，河北省保定市人，工程学学士，助理工程师。