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超导输电技术发展现状与趋势

2015-07-06 10:34来源:电工技术学报关键词:超导输电直流输电输电网络收藏点赞

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美国SuperPower公司采用离子束辅助沉积技术和金属有机物化学气相沉积法(IBAD+MOCVD)已经可以批量化制备千米级YBCO超导带材,最长单根超导带材到达1311m、临界电流约300安培;美国超导公司(AMSC)采用轧制辅助双轴织构基带技术/金属有机物化学溶液沉积技术(RABiTS/MOD)制备出YBCO超导带材的最大长度为520米,可以采用344法切割成超过3000米的超导带材。

我国在YBCO超导带材制备上也取得了重要进展,北京有色金属研究总院制备出临界电流超过200安培的米级YBCO超导带材,而上海交通大学采用全激光沉积(PLD)在轧制辅助双轴织构(RABiTS)基带上进行过渡层和超导层的生长研究,获得了长度100米、临界电流达到170安培的YBCO超导带材。

苏州新材料公司成立于2011年2月,是国内第一家专注于第二代高温超导带材产业化的高科技企业。截至2012年3月底,苏州新材料研究所有限公司已经投资10000万元用于第II代高温超带材实验室建设以及相关设备的研发和加工。其中,已经自主完成了离子束辅助沉积(IBAD)技术制备千米级有立方织构MgO种子层的设备、千米级氧化物隔离层的外延生长设备、千米级YBCO超导层的MOCVD外延生长设备等的设计,并开始加工制造。

值得提到的是,2001年,日本科学家发现的二硼化镁(MgB2)超导材料,其超导转变温度达39K。MgB2超导材料具有结构简单、易于制造、成本低廉等优点,如果运行于液氢温度(27K),也可用于超导输电技术。

目前,意大利Columbus公司和美国HyperTech公司均可商业化制备并批量生产千米级MgB2长线,中国科学院电工研究所和西北有色金属研究院也具备制备百米量级的MgB2导线的能力。2008年初,日本科学家发现一种新型的超导体―铁基超导体,在世界范围内兴起了一股新的超导研究热潮,中国科学院物理研究所赵忠贤院士将铁基超导体的临界温度提高到了55K。

2008年,中国科学院电工研究所率先制备出铁基超导带材,2014年,制备的铁基超导带材在液氦温度和10T磁场下的临界电流密度已经达到了1000A/mm2以上。

3.高温超导输电电缆研发现状

由于上述高温超导材料制备技术取得的巨大进步,自上世纪90年代末期来,世界范围内在超导输电技术方面开展了大量的研究开发与应用示范。美国、欧洲、日本、中国和韩国等都完成了高温超导电缆的研制和示范,过去的研究重点主要集中在高温超导交流电缆,近年来重点转向了高温超导直流电缆。表7列出了近年来国际上主要的超导电缆的研发与示范项目。

表7国际高温超导电缆研究开发与示范主要案例

原标题:超导输电技术发展现状与趋势
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