登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
超导技术是近期全球科学工作者讨论、研究的热点。超导技术到底是什么?它能给人类社会带来什么样的改变?事实上,超导技术应用范围很广,已经在能源、交通、医学等领域产生了很大的影响。核磁共振成像、磁悬浮列车等都使用了超导技术。超导技术在能源电力领域的应用可大幅提高电力系统的运行效率,降低能源损耗,助推能源电力行业可持续发展。
超导体具有低电阻和排斥磁场的特性
超导是指某些材料在极低温度下(通常低于临界温度)表现出零电阻和完全排斥磁场的特殊状态。要理解这一现象,首先需要了解电阻和磁场。
手机在充电时发热是因为电流通过导体时产生了热量,这个热量的来源就是电阻。电阻的产生是由于电子在材料内部运动时会遇到各种阻碍。而在超导材料中,电子之间形成了某种配对,使得电流几乎没有阻碍,从而产生零电阻状态。1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯发现汞在温度降至约零下269摄氏度时突然进入一种新状态,其电阻小到实际上测不出来,称之为“超导态”。此后,人们又发现许多材料也具有超导电性。
对磁场的影响也是超导研究中的重要内容。1933年,荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质:当锡和铅处在超导状态时,内部的磁感应强度为零,超导体把原来存在于体内的磁场排挤出去了,无论对N极还是S极均表现出排斥特性。人们将这种现象称为迈斯纳效应,即抗磁性。
长期以来,人们发现的超导体几乎都是在超低温且超高压的特殊状态下,以至于零下100多摄氏度的超导体就被称作“高温”超导体。目前成熟的超导材料基本为高温常压超导体,临界温度多在零下200摄氏度左右。
超导体低电阻和排斥磁场的特性使得它在能源、交通、医学、电子设备等领域具有巨大的应用潜力。在强电应用方面,超导发输电、超导磁储能等可实现电力无损耗或低损耗传送,大幅提升能源传输、转换和存储效率。在弱电应用方面,超导材料可用于制造高速、高性能的超导电子器件和量子计算机,支撑数据快速存储和计算。在抗磁性应用方面,利用超导材料的磁力排斥原理研发了磁悬浮列车,利用超导磁体产生的强磁场和超导线圈接收的电磁信号产生磁共振成像,展现人体内部结构清晰图像。
高温超导材料在电力系统中初步应用
高温超导材料目前已在电力系统中初步应用,如超导发电机、超导电缆、超导电抗器、超导磁储能、超导限流器、超导变压器等。其中,超导发电机容量大、体积小、重量轻,利用超导线圈来产生磁场,效率较常规机组提升30%以上。超导电缆容量是传统线路的5至10倍,而损耗却只有常规输电线路的5%至9%。超导电抗器和超导磁储能可以储存和释放大量的电能,当电力系统的电流发生变化时,它们可以助力保持电力系统稳定。这些超导电力设备可以使电力系统更加安全、高效、稳定地运行。
超导电力技术从诞生之初就受到了世界各国的重视。20世纪90年代以来,美国、日本、韩国、德国等相继开展高温超导电缆及其输电技术的研究,并有多个工程投运。
我国电力领域的超导研究虽然起步较晚,但发展很快。2011年,世界首座10千伏超导变电站在甘肃白银建成,站内有630千伏安三相超导变压器、超导限流器和电缆、超导磁储能系统。2021年12月,上海35千伏超导电缆示范工程投运,是目前世界上输送容量最大、距离最长的全商业化运行35千伏超导电缆工程。工程以1条35千伏超导电缆替代4条35千伏常规电缆,节省了70%的地下管廊空间,投运至今运行稳定、状态良好。
总体来看,目前高温超导材料在电力系统中运行的可靠性和节能降碳优势已得到验证,但受制于制冷设备的昂贵投资和超导电力系统的高额运维费用,其商业化应用仍处在较低水平,大规模开发利用仍有赖于超导技术的进一步发展。
室温常压超导可推动电力系统跨越式发展
自超导被发现以来,世界各国的科学家一直在追求更高性能的超导材料。超导材料的转换温度越来越高,制作工艺越来越简单,成本越来越低。
近年来,超导的终极形态——室温常压超导成为科学家研究的重点。室温常压超导技术一旦成熟并实现规模化产业应用,将推动能源、交通等领域产生颠覆性变革,尤其将推动电力系统跨越式发展。
室温常压超导材料将变革电力生产方式。室温超导能提供超强容器“磁封闭体”,是实现可控核聚变的关键技术之一。低损耗超强磁场可大幅延长核反应时间,有效降低投资规模、缩短可控核聚变研发应用周期。而可控核聚变具有能量密度大、清洁、燃料丰富、安全性高等优点,是人类未来开发利用的理想能源。
室温常压超导输电可重塑电网物理结构。与常规输电线路相比,室温常压超导输电线路可实现电流无阻力传输,大幅提升输电容量,显著降低线路损耗。
室温常压高密度超导储能可颠覆能源消费模式。室温超导体体积小、效率高、寿命长,基本可实现能量无损耗储存,储存的能量密度可达普通锂电池的数十倍,能为日常生产生活提供能源供给,配合分布式光伏等发电资源,可能使“自产自销”的微电网模式迎来规模化发展。(范莹 焦婷 赵三珊 作者单位:国网上海市电力公司电力科学研究院)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,据中天科技2022年度股东大会资料显示,中天科技新能源未来将同步布局基于新一代带超级电容器超高倍率储能调频技术及长时段氢储能技术,完善全时段储能技术产品,助力国家构建以新能源为主体的新型电力系统的加速建设。此外,中天科技还表示公司已完成适用于储能市场的钠离子电池产品
部分燃气内燃机烟气排放NOx浓度可高达2000~5000mg/Nm3,而燃气内燃机烟气排放NOx的要求日趋严格。2018年,优美科公司采用专用于燃气内燃机烟气SCR脱硝的DNX-GT催化剂及“双SCR反应器”技术,为内蒙古明拓铬业公司成功实现NOx自2000mg/Nm3至75mg/Nm3,同时氨逃逸小于3ppmv的排放要求。基于持续不断的研
一、天津中心城区污水处理厂概况1.1天津中心城区污水处理厂总体概况1.2津沽污水处理厂津沽污水处理厂于2013年建成并通水运行,近期规模55万msup3;/d。污水处理采用ldquo;多级AO+高效沉淀+深床过滤工艺rdquo;,消毒采用紫外线消毒工艺,除臭采用全过程除臭工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准
国内海上风电未来发展特点●规模大、深远海区域占比高三山岛海上风电柔直工程技术探索●不仅海上采用柔性直流技术,风电登陆后,将继续走直流架空线至负荷中心●首次提出无直流断路器、无集中耗能装置技术方案●利用风机全功率变流器自带的耗能装置实现盈余功率分散式就地耗散近日,阳江三山岛海上风电
近日,中国电力科学研究院电网环境保护全国重点实验室成功应用柔性低频输电用互感器全项试验平台开展试验。柔性低频交流输电是工频交流输电与直流输电方式的有益补充,可应用于中远距离海上风电送出、偏远地区长距离输电等场景。目前,江苏、浙江等地有多个在建的柔性低频输电工程。作为低频输电工程的
日前,国网智研院牵头项目“柔性直流换流器关键技术及应用”、参与项目“高压大容量直流开断半导体器件、关键技术与系列化直流断路器”获国家技术发明奖二等奖。6月24日,全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在人民大会堂隆重召开。国网智能电网研究院有限公司牵头项目“柔性直流换流器
6月28日,国家电网有限公司召开±800kV/8GW特高压直流标准化暨面向超高海拔地区特高压直流关键技术成果发布会。公司副总经理、党组成员潘敬东出席会议并讲话。中国工程院院士舒印彪、汤广福、饶宏出席会议。公司总工程师孟庆强主持会议,国家能源局有关司局、公司有关部门单位负责人,电规总院、中国电
记者:能源安全新战略实施以来,能源供给和消费结构有何变化?我国在全球能源转型格局中的角色有什么变化?林卫斌:能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题。在“四个革命、一个合作”能源安全新战略引领下,我国能源电力在供应保障能力建设、节能减排、结构优化、技术创新、国际合作等诸
编者按:2014年6月13日,习近平总书记创造性提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略,为我国新时代能源发展提供了根本遵循。10年来,国家电网公司落实能源安全新战略,争当能源革命推动者、先行者、引领者,助力我国加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,能源高质量发展迈出了新步伐。电网头条
晁武杰身上有股钻劲,喜欢钻研新技术、新方法,经常和团队成员在实验室里分析技术数据,推演各种技术路径,创新解决专业技术难题。他现任福建电力科学研究院电网中心副主任研究员兼直流技术室主管,主要从事直流输电技术、电力系统继电保护技术等相关生产、科研及新技术推广工作。工作十多年来,晁武杰
11月9日,由浙江舟山供电公司自主研发的全国最大海缆施工船“启帆19号”正式下水,首个国家海洋输电技术品牌“国蛟一号”再添重器。“启帆19号”排水量2.4万吨,相当于一艘轻型航空母舰,在全国海缆施工船中排水量最大。该船载缆量达1万吨,可装载75千米三芯交流220千伏海缆、130千米单芯直流300千伏海
今年是共建“一带一路”倡议提出10周年。习近平总书记强调,要深化互联互通,完善陆、海、天、网“四位一体”互联互通布局,深化传统基础设施项目合作,推进新型基础设施项目合作,提升规则标准等“软联通”水平,为促进全球互联互通做增量。10年来,国家电网有限公司深入贯彻党中央、国务院决策部署,
近日,由南网科研院牵头制定的IEEE标准——多端混合直流控制保护试验系统试验技术导则在IEEE标准协会官网正式发布。该导则技术标准工作组由南网科研院仿真所牵头成立,协同国家电网公司、清华大学、华北电力大学、许继集团、北京四方等单位的40余名专家,历时近4年完成标准申报、编制、评审和发布等工
徐家汇,上海中央活动区之一。这里,高楼林立,车水马龙。夜幕之下,霓虹闪烁,缤纷璀璨。其背后,是深埋地下的管廊里,一条全长1.2公里的35千伏超导电缆提供的电力支撑。这条选址上海市徐汇区中心地段、长度达1.2公里的示范线,核心技术国产化率达100%,创造了诸多世界纪录:世界输送距离最长、接头数
11月20日,国内首条高温超导低压直流电缆在江苏苏州并网投运,填补了超导电缆在国内低压直流系统的应用空白。与交流超导电缆相比,直流超导电缆可使电网线损降低约70%。苏州近年来积极优化能源结构,大力发展可再生能源发电。应对不断增长的电力需求和新能源发电接入比例,单纯加大电网密度与城市空间
20日,国内首条高温超导低压直流电缆在江苏苏州并网投运,填补了我国在超导电缆低压直流系统的应用空白据悉,超导材料因其具有零电阻的特性,使其在电力行业中的应用成为发展趋势。目前,我国已在超导电缆应用方面有一些探索,但都是交流超导电缆示范工程。与交流超导电缆相比,其电网线损降低约70%。
3月27日获悉,国内首根10千伏/1千安二分型三相同轴高温超导电缆完成模拟并网运行试验,标志着新型三相同轴超导电缆技术正式进入实践验证的关键阶段,为后续试点应用打下基础。该电缆由中国电力科学研究院有限公司、国网江苏省电力有限公司、国网辽宁省电力有限公司、北京交通大学、中国科学院合肥物质
3月20日获悉,由中国电科院,国网江苏、辽宁电力,北京交通大学,中国科学院合肥物质科学研究院合作研制的国内首根10千伏/1千安二分型三相同轴高温超导电缆在江苏电科院通过模拟并网运行试验,标志着该项技术进入“临床试验”关键阶段。该电缆采用缆芯二分型结构设计,将电缆C相超导层和屏蔽层在中间位
近日,由深圳供电局牵头研制的我国首条三相同轴超导电缆在深圳福田中心区顺利通过大负荷测试,这也是国内首次直接连至用户的超导电缆开展大负荷实测。测试中,深圳供电局10千伏滨星超导电缆通过连续12.5小时1000安以上、最大1212安的大负荷运行,供电面积由平安金融中心区域扩大到福田中心区约5平方公
截至12月22日,世界首条35千伏公里级超导电缆示范工程安全运行一周年。一年来,该工程经受住高温大负荷考验,保持高效稳定运行,最大运行电流1289安,最大输送功率7.8万千瓦,累计输送电量1.74亿千瓦时。作为工程运维单位,上海市南供电公司积累了超导电缆运行的大量关键参数,为相关技术在新型电力系
7月29日,国网上海市电力公司组织所属相关单位开展超导电缆大负荷试验,通过连续9小时1000安以上、最大1289安的大负荷运行,初步验证了超导电缆带大负荷运行的能力。截至今年7月末,世界首条35千伏公里级超导电缆已连续稳定运行超过8个月,日常运行负荷稳定在700~800安的区间内,距设计最高2200安的带
2月22日,35千伏春漕超导3E346的设备主人通过高温超导电缆监测平台开展巡视,温度、振动等信号均未报警,超导电缆运行一切正常。截至这天,世界首条35千伏公里级超导电缆已在上海平稳运行了整整两个月,总计输送电能4618.6万千瓦时。虽然只有短短的1.2千米,但超导电缆无疑已成为国网上海市电力公司(
9月28日,我国首条自主研制的新型超导电缆在深圳投入使用,这也是全球首个应用于超大型城市中心区的超导电缆,标志着我国已全面掌握新型超导电缆设计、制造、建设的关键核心技术。
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!