超导技术在电力系统中的应用

本文回顾了超导技术的最新发展 ,重点介绍了已经或者正在商品化的超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导储能器等超导电力设备及其在电力系统中的应用。     

超导电力技术在未来智能电网应用研究

智能电网将成为电力工业的重要发展方向,超导电力技术为智能电网的发展提供解决方案。本文基于我国目前电力系统现状,从电力系统角度出发,对超导电力技术在智能电网的应用做出具有前瞻性的探讨,重点讨论了超导储能技术、超导电缆技术、超导限流器技术等超导新技术在智能电网的应用前景及其主要研究发展方向。     

未来电力系统中的超导技术

简要介绍了与超导电力应用技术有关的超导基本特性,评估了超导线材的发展现状,给出了超导电力应用技术的一些基本概念,并概述了超导技术在电力系统中应用的优越性。     

超导电力技术的发展与超导电力装置的性能检测

充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发,对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济性能均有重大的意义。基于对国内外超导电力技术及超导电力装置的充分调研,概括了超导电力技术的研究现状,归纳了超导电力技术中的关键课题,即超导电力装置;超导电力系统的协调运行与系统理论研究;超导电力系统中的在线监测与控制策略;超导电力相关学科的基础研究。指出了未来超导电力装置的研究重点,并给出了具有代表性的超导电力装置的试验、检测内容和性能检测方法,迈出了超导电力装置性能检测方法与规程研究的第一步。     

超导材料在电力系统中的应用

在电力系统中采用超导技术,可扩大电网的输送容量,降低传输损耗,提高系统运行的稳定性和可靠性,改善电能质量,并有利于保护环境。超导材料的发展促进了超导应用技术的发展,超导技术在电力系统中具有非常广阔的应用前景,是21世纪电力科学技术最具发展潜力的应用之一。超导材料在超导电缆、超导变压器、超导电机、超导故障电流限制器、超导储能器等超导电力设备中的实用化将把电力科技的发展带入一个崭新的阶段。     

中大型超导储能装置的研制与应用

概述了中大型超导储能的研究和发展。介绍了美国３０ＭＪ超导储能系统，该系统在电网累积运行１２００ｈ的结果表明，它可以在一个复杂的电力系统中运行，对改善电力系统稳定、经济运行起到了良好的作用。随着高温超导材料的实用化和超导磁体技术的发展，世界各国将对超导储能表示出越来越大的兴趣，但超导储能尚需在实际工业应用条件下，显示其技术可行性和经济性     

超导电感贮能

本文论述了超导电感贮能装置的原理,结构及其应用。特别对电力系统中应用的超导电感贮能装置对电力系统负荷调平,提高电力系统运行的经济性和改善电力系统的稳定性进行了详细讨论。文章对超导电感贮能装置的结构和设计特点进行了介绍。     

超导储能和超导限流器在电力系统应用中的比较

介绍了超导储能和超导限流器的发展现状和研究进程。针对它们在电力系统的应用情况,从稳定效果和控制方法方面比较了两者的优劣。超导储能和超导限流器都能有效地抑制电力系统功率振荡,其中,超导储能系统的控制复杂程度要高于超导限流器,但超导储能系统对电力系统的稳定效果要优于故障限流器。     

超导电力装置规模化应用中的基础性理论和技术课题

超导装置在电力系统中的有效应用可以大幅度提高输配电线路的输送容量,改善电能的质量,降低电网的损耗,减少电力设备占地和环境污染。国内外研究单位开展了大量的研究开发工作,研制出各类超导电力装置并挂网示范运行。本文在现有超导电力装置研究的基础上,分析超导装置引入电力系统后带来的一系列基础理论和技术问题,分别从装置层面、运行层面及系统层面具体分析并概要性地总结研究思路,以解决超导装置与电力系统的相互配合问题,促进超导装置在电力系统中的工程化应用的进程。     

SMES及其在电力系统中的应用

ＳＭＥＳ（超导蓄能）是一种高效、快速的蓄能装置,在电力系统中具有广泛的应用前景。全面总结了ＳＭＥＳ在电力系统中的作用,分析了ＳＭＥＳ在使用中的局限性,提出了ＳＭＥＳ今后的研究方向。从已有的ＳＭＥＳ工程实践来看,ＳＭＥＳ在电力系统中能起到很大作用,但受制造工艺水平的限制,目前只有小型ＳＭＥＳ能完全用于电力工业,大型ＳＭＥＳＲ 实用化还有赖于超导技术的进步。     

Quenching current level coordination in superconducting power transmission systems

In the present power transmission system, electric power devices are equipped under the concept of insulation coordination and are protected from lightning overvoltage and switching surge by the arrester. However, the future superconducting power transmission system is characterized by the heavy current transmission capability, the lower transmission loss and lightning-surge-free circumstances. Thus, in the superconducting power transmission system, superconducting devices should be protected rather from quenching by the overcurrent of a short-circuit fault than from the breakdown by over-voltage. In this paper, a new concept of the coordination for the superconducting transmission system is proposed as a “quenching current level coordination” instead of the insulation coordination. Furthermore, it is pointed out that the quenching current level coordination has the duality relationship with the present insulation coordination. A superconducting fault current limiter should play an important part of the quenching current level coordination to prevent the other superconducting devices from quenching.     

故障限流装置的发展和应用

在综合大量文献的基础上综述了国内外各种故障限流装置的研究现状、发展应用,特别对广泛应用的电力电子类故障限流器FCL(Fault Current Limiter)和前景广阔的超导类故障限流器SFCL(Superconducting Fault Current Limiter)进行了比较深入的分析,对各类限流装置的技术水平做了比较,提出了实用化过程中存在的应用问题,并对限流装置的发展趋势做出了预测.     

超导发电机发展及其电磁系统分析方法综述

介绍了国内外超导发电机的发展应用状况,针对超导发电机的特殊结构对其电磁系统研究方法进行了比较和分析,最后阐述了超导发电机在电力系统中的发展趋势和研究重点,以期推进我国超导发电机的研究和应用.     

超导故障限流器的应用研究新进展

在对原有超导限流器分类的基础上,论述了超导限流器在电力系统应用的最新进展及国内外的工程情况。着重介绍了电阻型、桥路型、桥路串阻型及全控桥型等几种具有较高应用价值的超导故障限流器的原理及特点,并对限流储能相结合的超导设备原理进行了探讨。最后,指出了超导限流器的未来发展趋势及面临的若干问题。     

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置（SMES）建模问题,根据SMES样机实验结果,构造了SMES的二阶鲁棒模型;然后在单机无穷大系统中,得到了含SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步,基于反馈线性化方法将系统线性化,再利用线性H_∞理论求得SMES的鲁棒控制规律。最后,用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下,SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行,并显著提高系统的暂态稳定极限,从而提高系统的输电能力。     

超导电缆的应用系统——柔性超导直流配电环网综述

进入2010年代后,高温超导电缆技术呈现出从单机设备到应用系统的发展新趋势。最具代表性的应用系统一方面是以"柔性超导直流"实现交流电网之间的互联,大幅度提高交流电网之间的潮流容量;另一方面则是将超导交流电缆应用于城市配电网,在不增加变电站及地下电缆沟道的场地空间前提下实现"扩容"。"柔性超导直流配电环网"则是利用"柔性超导直流"将城市临近两座变电站连接起来形成闭环运行模式,以提高城市配电网的安全可靠性及供电质量和效率。本文对高温超导电缆应用系统的发展进行综述,对"柔性超导直流配电环网"的技术方案进行简要分析。     

超导储能技术在可再生能源中的应用与展望

超导储能系统直接将电磁能存储在超导磁体中,无须中间转换环节,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在可再生能源领域具有重要的应用价值。总结了超导储能系统在可再生能源领域的研究现状,将其在可再生能源应用的研究归纳为如下几个方面:解决可再生能源的波动性及其引发的频率稳定性问题,解决暂态功率失衡引发的电网稳定性问题,解决可再生能源发电设备的故障穿越问题,以及解决与其他超导电力装置协同控制问题。详细介绍了超导储能系统在这些方面应用的基本原理和实现方法,评估了其技术成熟度和经济性,介绍了其典型应用案例,指出影响其未来发展的核心关键技术,并对其未来的发展进行了展望。