不久(jiǔ)前，中國電(diàn)力科(kē)學研究院自主(zhǔ)研發的高溫超(chāo)導儲能系統，在(zài)國家電(diàn)網(wǎng)公司(sī)電力(lì)系統動模實驗室成(chéng)功實現了(le)并網功率(lǜ)補(bǔ)償。這标(biāo)志着(zhe)在高溫超導儲(chǔ)能系統電(diàn)力應(yīng)用技(jì)術領域取得了(le)階(jiē)段(duàn)性突破，同(tóng)時(shí)也再次(cì)喚起了人(rén)們對(duì)超導電力技術(shù)及相關(guān)裝(zhuāng)備的(de)關注(zhù)。
      超導儲能(néng)研究(jiū)漸(jiàn)熱
      相關(guān)研發人(rén)員說，此次實驗的(de)成功(gōng)表明我國(guó)已自(zì)主掌握了第二(èr)代高溫(wēn)超導儲(chǔ)能系統單元構(gòu)造、集(jí)成(chéng)、控制、保(bǎo)護和(hé)輸配電工(gōng)程實際(jì)應用等(děng)關鍵(jiàn)技術(shù)，其研(yán)究成(chéng)果為下一(yī)階段開展超導電力(lì)應用技術的科研、試驗示(shì)範運行、系(xì)統分(fèn)析與評估(gū)奠定(dìng)了堅(jiān)實的基礎(chǔ)。此前，中國(guó)電力(lì)科學(xué)研(yán)究院還(hái)承擔了“第(dì)ii代高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能單(dān)元構成關鍵技(jì)術研(yán)究(jiū)”。
       據介紹，高溫(wēn)超(chāo)導(dǎo)儲能(néng)系統是一種可(kě)實現電能(néng)—電(diàn)能(néng)轉換(huàn)的儲能系(xì)統，可直(zhí)接存儲(chǔ)電磁(cí)能(néng)，沒有電阻損耗，功率輸(shū)送時無(wú)需能(néng)源(yuán)形式的轉(zhuǎn)換，具(jù)有反(fǎn)應速度快(kuài)、功率密度高以(yǐ)及高效率的優(yōu)點，可(kě)以(yǐ)實(shí)現與(yǔ)電力(lì)系統的實(shí)時大(dà)容量(liàng)能量交換(huàn)和功(gōng)率補(bǔ)償，在(zài)提(tí)高電網(wǎng)的電能質量、供(gòng)電可靠性(xìng)和動(dòng)态穩定性方面(miàn)具有重要的作(zuò)用(yòng)。
      另外，超(chāo)導儲(chǔ)能系統的功率規模和儲能規(guī)模可以做(zuò)的很(hěn)大，并(bìng)具有系統(tǒng)效(xiào)率高、技術較(jiào)簡單、沒有旋轉(zhuǎn)機械部(bù)分(fèn)、沒有(yǒu)動密(mì)封問題等(děng)優點(diǎn)。超導儲能(néng)技術(shù)在進行輸(shū)/配電(diàn)系(xì)統的瞬态質量管理、提高瞬态電能質(zhì)量及電網暫态(tài)穩(wěn)定性(xìng)和緊急(jí)電力事(shì)故應變(biàn)等方(fāng)面具有積極作用，因而具(jù)有廣闊(kuò)的(de)應用(yòng)前景。
   長城證券(quàn)分析人士認為，超導儲能(néng)是國(guó)内智(zhì)能電網重(zhòng)要相(xiàng)關(guān)技術的(de)研究方向之一(yī)，但是(shì)由于可靠(kào)性和經濟性的(de)制約(yuē)，商(shāng)業化應(yīng)用還(hái)比較遠。目(mù)前國内風光儲(chǔ)能項目的(de)儲能(néng)方式(shì)還是(shì)以锂(lǐ)電池(chí)為(wéi)主(zhǔ)，輔助以鈉硫電池、液流電池儲能。
      産(chǎn)業化(huà)是關(guān)鍵(jiàn)
       實(shí)際上，超導(dǎo)技術的應(yīng)用(yòng)不僅僅(jǐn)局限于儲(chǔ)能系(xì)統(tǒng)。超導電纜、超(chāo)導限流(liú)器(qì)等相(xiàng)關裝備都已獲(huò)得一定(dìng)程度發展。總體而言，超導電力設(shè)備能大限度(dù)地(dì)減少(shǎo)損耗，達到電能高效利用。今年(nián)4月，能大幅(fú)提高(gāo)電網(wǎng)供電可靠(kào)性和安全性的(de)我國首座(zuò)超導(dǎo)變電站，在甘肅(sù)省白(bái)銀市建成(chéng)并安全運行。該變電站就集成(chéng)了超導儲能系統、超導限流器(qì)、超導(dǎo)變壓(yā)器和三相(xiàng)交流高溫(wēn)超導電纜等多種新型超(chāo)導電(diàn)力裝置(zhì)。
       有專家(jiā)認為，超導技術(shù)真正實現産業(yè)化還(hái)需較長時(shí)間。不(bú)過，業(yè)内也(yě)有不同(tóng)觀點。行業分(fèn)析師(shī)唐曉(xiǎo)斌(bīn)認(rèn)為，超導技(jì)術目前已經進入産(chǎn)業化階段。預計高溫(wēn)超導(dǎo)中超(chāo)導限流器(qì)、超導濾(lǜ)波、超導儲能将有(yǒu)可能先獲得應用。
據(jù)了解，超(chāo)導限流器能(néng)在電(diàn)網短(duǎn)路時，限制短路(lù)電流，保護(hù)電網(wǎng)。與其(qí)他限制短路電流的(de)方式(shì)相比(bǐ)，超(chāo)導(dǎo)限流(liú)器具(jù)有不(bú)改動(dòng)原有(yǒu)設計和設(shè)備，運(yùn)行(háng)能(néng)耗大(dà)幅降低等優點。
      據測算(suàn)，與(yǔ)500千伏(fú)空心(xīn)電抗器對(duì)比，超導限流器(qì)年節省電費200萬元，節省(shěng)原(yuán)有設(shè)備改(gǎi)造投入500萬(wàn)以上。估計超導(dǎo)限流(liú)器的市場(chǎng)在600億元。
      此(cǐ)外，高(gāo)溫超導電纜也(yě)是超導技(jì)術在(zài)電力領域應用(yòng)的一(yī)個重(zhòng)要(yào)方面。它采用無阻和高電流密度的高(gāo)溫超導材(cái)料作為載流導(dǎo)體，具(jù)有(yǒu)載流能(néng)力大、損耗(hào)低和體積小的(de)優點(diǎn)，相同截面(miàn)積的超(chāo)導電纜的傳(chuán)輸容量(liàng)将比常規電纜高(gāo)3-5倍，而(ér)電纜本(běn)體的焦耳熱(rè)損耗(hào)非常(cháng)小(xiǎo)。雖然在(zài)交流(liú)運行狀态下，它(tā)也存在一(yī)定的損耗，但超導電(diàn)纜隻要超過一(yī)定長度後，即使(shǐ)考慮到低(dī)溫(wēn)冷(lěng)卻和終(zhōng)端所需(xū)的電(diàn)能消(xiāo)耗，其輸電(diàn)損耗也将(jiāng)比(bǐ)常規電纜降(jiàng)低50%-70%。
      有專(zhuān)家曾舉(jǔ)例說，以我(wǒ)國電網傳(chuán)輸損耗約(yuē)占發電容(róng)量的(de)7%計算，如(rú)果全部(bù)采用超導(dǎo)電力(lì)電纜(lǎn)，則可以将(jiāng)電網的(de)傳輸損(sǔn)耗減少到(dào)大約3.5%以下，效(xiào)益(yì)顯而(ér)易見。
       唐曉(xiǎo)斌認(rèn)為，一(yī)代和第二(èr)代高(gāo)溫超導材料各有優勢。成(chéng)本方面，目(mù)前一(yī)代成本是(shì)第二(èr)代的1/3，但第二代(dài)有潛力(lì)降(jiàng)至一(yī)代以(yǐ)下。在應用(yòng)領(lǐng)域方面，除了(le)超導(dǎo)電機需要(yào)用第二代(dài)外，别的應(yīng)用領(lǐng)域兩(liǎng)種材料(liào)基(jī)本一(yī)緻。
優勢明顯 問(wèn)題待解
       有專家(jiā)告訴(sù)記者(zhě)，目前常規電力設備和電力系統存(cún)在着一些自身(shēn)的局限(xiàn)，這激(jī)發(fā)了業界對(duì)超導(dǎo)電力設備的試驗和研發(fā)。
據介(jiè)紹，我(wǒ)國電力系(xì)統的發展趨勢是電(diàn)力系(xì)統的容量越(yuè)來越大，電網向超大規(guī)模方向發展。随(suí)着電(diàn)網容量和(hé)規模(mó)的(de)不斷擴大，電(diàn)力系統的(de)短路容量(liàng)越來(lái)越大(dà)，這對(duì)電力(lì)系統的(de)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了很大的威脅。目(mù)前，在輸電系統(tǒng)中尚無有(yǒu)效的(de)限流設備。從電(diàn)網的結構(gòu)上和運行(háng)方(fāng)式上入手來降低短路電流，其造價非(fēi)常昂貴。超導電(diàn)力設備(bèi)在這方(fāng)面則具(jù)有顯著的優勢。
有業内(nèi)人士指出，常規(guī)電力系(xì)統(tǒng)的(de)效(xiào)率受(shòu)到銅(tóng)、鋁等基本導(dǎo)電材料(liào)的限(xiàn)制(zhì)，要進一(yī)步提(tí)高難度很(hěn)大。随着我國電力需(xū)求量的增(zēng)大，網絡的(de)總損(sǔn)耗将(jiāng)進一步增大。這也需(xū)要超導技術來突破(pò)這一(yī)局限。
       此外，常規電(diàn)氣設備(bèi)占地面積(jī)大，而(ér)人(rén)口密集的大(dà)中城市正是負(fù)荷中(zhōng)心。随着電(diàn)能需求(qiú)不斷增長，電網建設占(zhàn)地的(de)需求(qiú)量也(yě)随之(zhī)增大。城市(shì)用地緊張和供(gòng)電難的(de)矛盾同樣也(yě)需要超導技術(shù)來破解。
       目(mù)前，全國有多家科研院所(suǒ)在對(duì)超導電力技術進行攻堅，取得(dé)了可喜(xǐ)的成就(jiù)，如超導電纜從“九五(wǔ)”期間開始研究(jiū)，已研制出(chū)多種類型的高溫超(chāo)導電纜。多(duō)種類型的超(chāo)導電力(lì)設備都已(yǐ)研制出(chū)樣(yàng)機，一(yī)些産(chǎn)品(pǐn)進入示(shì)範試驗(yàn)運行階(jiē)段。不過，據記者了解(jiě)，目前超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用和(hé)産業(yè)化方(fāng)面仍面臨(lín)一些(xiē)問題亟待(dài)解決。
      中國科學(xué)院電工研究所有關(guān)專家(jiā)表示(shì)，超導(dǎo)電力(lì)技術的應(yīng)用和(hé)産業化簡(jiǎn)而言之面臨三(sān)個方面(miàn)的問題(tí)：一是(shì)超導材料的臨界溫度還(hái)有待提(tí)高;二(èr)是(shì)超導材(cái)料的價(jià)格還比較高，有的比常(cháng)規(guī)材料(liào)高(gāo)幾十倍、上百(bǎi)倍;三(sān)是超導技(jì)術所應用(yòng)的低(dī)溫制冷系統的(de)制備(bèi)還(hái)比較複(fú)雜，且(qiě)制冷機的(de)免維護壽(shòu)命較(jiào)短。與此(cǐ)同時，超(chāo)導電力裝備的低溫(wēn)高(gāo)電(diàn)壓絕(jué)緣技(jì)術、實(shí)時檢測技術、集成(chéng)技(jì)術、與(yǔ)常規(guī)系統的匹配(pèi)協調運(yùn)行等也還(hái)需要(yào)進(jìn)一步(bù)研究。