不久前，中國電力科學(xué)研究院自主(zhǔ)研發的高溫超(chāo)導儲能系統，在(zài)國家電網公司電力系統動模實驗室成功實現了并網功率補償。這(zhè)标志着在高溫(wēn)超導儲能系統電力應用技術領域(yù)取得了階段性突破，同時也再次喚起了人們對超導電力技術及相關(guān)裝備的關注。
      超導儲能研究漸熱
      相關研發人員說，此次實驗的成功表明我國已自主掌(zhǎng)握了第二代高溫超導儲能系統單元構造(zào)、集成、控制(zhì)、保護和輸配電(diàn)工程實際應用等關(guān)鍵技(jì)術，其研(yán)究成果為下一階段開(kāi)展超導電力應用技術的科(kē)研、試驗示範運行、系統分析與評估奠定了堅實的基礎。此前，中(zhōng)國電(diàn)力科學研究院(yuàn)還承擔了“第II代高溫超導儲能單元(yuán)構成關鍵技術研究”。
       據介(jiè)紹，高溫超導儲能系(xì)統(tǒng)是(shì)一種可實現電(diàn)能—電能轉換的儲能(néng)系統，可直接存(cún)儲電磁能，沒有電阻損耗，功率輸送時無(wú)需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有反應(yīng)速度快、功率密度高以及高效率的優點，可以實現與電(diàn)力系統的實(shí)時大容(róng)量能量交換和功率補償，在提(tí)高電網的電能質量、供電可靠(kào)性和動态穩定性方面具有重要的作用(yòng)。
      另外(wài)，超導儲能系統的功率規模和儲能規模可以做的很大，并具有系統效率高(gāo)、技術較簡單、沒有旋轉機(jī)械部分、沒有動(dòng)密封問題等優點。超(chāo)導儲能技術在進行輸/配電系統的瞬态(tài)質量管理、提高瞬(shùn)态電能質(zhì)量及電網暫态穩定(dìng)性(xìng)和緊急電力事故應變(biàn)等方面(miàn)具有積極作用(yòng)，因而(ér)具有廣闊的應用前景。
   長城證券分(fèn)析人(rén)士認為，超導儲能是國内智能(néng)電網重要相關技(jì)術的研究方向之一(yī)，但是由于可靠性和經(jīng)濟性的制約，商業化應(yīng)用還比較遠(yuǎn)。目前國内風光儲能項目(mù)的儲能方式還是以锂電池為(wéi)主，輔助以鈉硫電池、液流電池儲能。
      産業化是關鍵
       實際上，超(chāo)導技術(shù)的應用不僅僅局限于(yú)儲能系統。超導電纜(lǎn)、超(chāo)導限流器等相關裝備都已獲得一定程度發展。總體而言，超導電力(lì)設備能大限度地減少損耗，達到電能高效利用。今年4月，能(néng)大幅提高電網(wǎng)供電可靠性和安全性的我國首座超導變電站，在甘肅省白銀市建成并安全運行。該變(biàn)電站就集成了超導儲能系統、超導限流器、超導變(biàn)壓器和三相交流高(gāo)溫(wēn)超導電纜等多種新型超導(dǎo)電力(lì)裝置(zhì)。
       有專家認為，超導(dǎo)技術真正實(shí)現産業化還需較(jiào)長時間。不過，業内也有不同觀點。行業分析(xī)師唐曉斌認為，超導技術目前已經進入産業化階段。預計高溫超導中超導限流器、超導濾波、超導(dǎo)儲能将有可能先(xiān)獲得(dé)應用。
據了解，超導限流器能在(zài)電(diàn)網短路時，限(xiàn)制短路電流，保(bǎo)護電(diàn)網。與其他限制(zhì)短(duǎn)路電流的方式相(xiàng)比，超導限流器具有不改動原有設計和設備，運行能耗大幅(fú)降低(dī)等優點。
      據測算(suàn)，與500千伏空心電抗器對比，超導限流器(qì)年節省電費200萬元，節省(shěng)原有設(shè)備改造投入500萬以上。估計超(chāo)導限流器(qì)的市場在600億元(yuán)。
      此(cǐ)外，高溫(wēn)超導電纜也是(shì)超導(dǎo)技術在電力領域應用的一個重要方面。它采用無阻和高電(diàn)流密(mì)度的高溫超導材(cái)料(liào)作為載流導體，具有載流能力大、損(sǔn)耗低和體積小的優(yōu)點，相同截(jié)面積的超導電纜的傳輸容量(liàng)将比常規(guī)電纜高3-5倍，而電纜(lǎn)本體的焦耳熱損耗非常小。雖然(rán)在交流運行狀态下，它也存在一定的損耗，但超導電纜隻要超過一定長度(dù)後，即使考慮到(dào)低溫冷卻和終端所需的電能消耗(hào)，其輸電損耗也将比(bǐ)常規電纜降低50%-70%。
      有專家曾舉例說，以我國電網傳輸損耗約占發電(diàn)容量的7%計算，如果全部采用超導電力電纜，則可以将電網的傳輸(shū)損耗減(jiǎn)少到大(dà)約3.5%以下，效(xiào)益顯而易見。
       唐曉斌認為，一代和第二代高溫超導材料各有優勢。成本(běn)方面，目前一代成本是第二代的1/3，但第二代有潛力降(jiàng)至一代以下。在應(yīng)用領域方面，除了超導電機需要用第二(èr)代外，别的應用領域兩(liǎng)種材料基本一緻。
優勢(shì)明顯 問題待解
       有專家告訴記者，目前(qián)常規電(diàn)力設備和電力(lì)系統存在着一些自身的局限，這激發了(le)業界對超導電力設備的試驗和研發。
據介紹，我國電力系統的發(fā)展趨勢是電力系統的容量越來越大，電網向超大規模方向發展。随着電網容量和規模的不斷擴大(dà)，電力系統的短(duǎn)路容量越來越大，這對電力系統的安全穩定運行構成了很大的威脅。目前，在輸電系統中尚無(wú)有效的限流設備。從電網(wǎng)的結(jié)構上和運行方式上入手來(lái)降低短路電流，其(qí)造價非常昂貴(guì)。超導電力(lì)設備在這方面則具有顯著的優勢。
有業内人士指出，常規電力系統的效率受到銅、鋁等基本導電材料的限制，要進一步提高難度很大。随着我國電力需求量(liàng)的增大，網絡的總損耗将進一步增大。這也需要超導(dǎo)技術來(lái)突破這一局(jú)限。
       此外，常規電氣設備占地面積大，而人口密(mì)集的大中城市正是負(fù)荷(hé)中心。随着電能(néng)需求(qiú)不斷增長，電網(wǎng)建設占地的(de)需(xū)求量也随之增大。城市用地緊(jǐn)張和供電難的矛盾同樣也需要超導技術來破解。
       目前，全國有多家科(kē)研院所在對超(chāo)導電(diàn)力技術進行攻堅，取得了可喜的成就，如超導電纜從“九五”期間開始(shǐ)研究，已研制出多種類型的高溫超導(dǎo)電纜。多(duō)種類型的超導電力設(shè)備都已研制出樣機，一些産品進入示範試驗運行階(jiē)段。不過(guò)，據記者了解，目(mù)前(qián)超導電(diàn)力技術的應用和産業化方面仍面臨一(yī)些問(wèn)題亟(jí)待解決。
      中(zhōng)國科學院電工研究(jiū)所有關專家表示，超導電力技(jì)術的應用和産業化簡而言之(zhī)面臨三個(gè)方面的問題：一是(shì)超導材料的臨界(jiè)溫度還有待提高;二是超導材料的價格還比較高(gāo)，有的比(bǐ)常規材料高(gāo)幾十倍、上百倍;三(sān)是超導技術所應(yīng)用的低溫制冷系統(tǒng)的制備還比較(jiào)複雜，且制冷機(jī)的免維護壽命較短(duǎn)。與此同時，超(chāo)導電力裝備的(de)低溫高電壓絕緣(yuán)技術、實時檢測技術、集成技術、與常規系統(tǒng)的匹配協調運(yùn)行等也還需要進一(yī)步研究。