分析超導電力技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要：作為目前最具有經(jīng)濟戰(zhàn)略意義的尖端技術，超導電力技術具有廣闊的發(fā)展和應用前景。就目前的電力工業(yè)而言，應用超導電力技術對于提升行業(yè)的整體水平具有重要意義。文章就目前超導電力技術的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做出了深入的分析，同時指出了在超導電力技術領域中應當重點解決的問題。

關鍵詞：超導電力技術；電力工業(yè)；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM249 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0071-02

2010年上半年，世界范圍內(nèi)的超導電力技術的生產(chǎn)總值已經(jīng)達到了80億美元，預計在未來幾年，這個數(shù)值還將持續(xù)增加。國內(nèi)外的專家、學者普遍認為：在未來的電力工業(yè)領域中，超導電力技術將作為一項尖端技術儲備，并得到廣泛的應用。超導電力技術的發(fā)展情況將作為衡量一個國家生產(chǎn)力水平的重要標準之一。國內(nèi)外的一些專家、學者紛紛表示，一個國家想要保持電力工業(yè)的尖端優(yōu)勢，超導電力技術的應用和發(fā)展是重中之重。

1 超導電力技術的發(fā)展是國家的戰(zhàn)略需求

我國想要在超導電力技術產(chǎn)業(yè)的競爭當中占得先機，就必須積極制定超導電力技術的發(fā)展規(guī)劃，部署科學的、符合我國國情的發(fā)展戰(zhàn)略。同時，對國內(nèi)的各種資源加以充分利用，對現(xiàn)有的機制進行改革創(chuàng)新，我們要深刻地明白，超導電力技術的發(fā)展是關乎國民經(jīng)濟持續(xù)增長的大事。我國電力系統(tǒng)的容量和電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，現(xiàn)如今，我們正在致力于電網(wǎng)一體化的工作，力求將全國各個省份的電網(wǎng)聯(lián)接起來。如此大規(guī)模的電網(wǎng)對于其自身的穩(wěn)定性和安全性要求非常之高，因為一旦發(fā)生電力事故，其影響的范圍將會非常大。當下，網(wǎng)絡技術和信息技術在人們的工作和生活中已經(jīng)成為了不可或缺的元素，并逐漸呈現(xiàn)出向工業(yè)領域滲透的趨勢，而這些都要仰仗于強大的電能支持，現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)對于電能的質(zhì)量要求也越來越高，因為電能的質(zhì)量會對一些生產(chǎn)設備產(chǎn)生巨大影響，嚴重的情況會直接導致設備的停機，從而產(chǎn)生嚴重的事故，給企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。也正是因為電力系統(tǒng)中存在的種種缺陷，很大程度上制約了我國電力工業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)如今我國電力系統(tǒng)的短路容量非常大，如果對這些短路電流不加以控制，勢必會對企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的危害，甚至會致使整個電力系統(tǒng)的崩潰。據(jù)不完全統(tǒng)計，歷史上美國發(fā)生的兩次重大的停電事故造成的直接經(jīng)濟損失高達1000億美元。目前，美國已經(jīng)將停電事故提升到了國家安全的高度。而在我國的輸電系統(tǒng)中還沒有設置限流設備，而且快速熔絲更加不具備自動復位的基本功能，我國目前只能夠著力于對電網(wǎng)運行方式以及結構上的改造，然而此項改造的造價非常之高。國際上在處理短路故障問題上，普遍采用斷路器對線路開斷的方法，而這種方法也存在一定的弊端，相對較為被動，想要提高開斷容量更是難上加難，因此，我們必須對現(xiàn)有的技術進行創(chuàng)新，利用高新技術有效控制短路電流，進而擴大電網(wǎng)的規(guī)模。我國的電力系統(tǒng)仍舊存在著一些缺陷，這些缺陷嚴重地制約了電力系統(tǒng)的有效性以及靈活程度。電力系統(tǒng)的關鍵在于：電能在產(chǎn)生、輸送、供應等環(huán)節(jié)中需要達到一個平衡狀態(tài)，一旦出現(xiàn)失衡，便會造成嚴重的電力事故，進而給國家和企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。而隨著電力系統(tǒng)的不斷完善，我國的電力事故發(fā)生率已經(jīng)呈現(xiàn)出了逐年下降的趨勢，但是每次電力事故的規(guī)模以及損失卻在大幅度攀升，特別是在信息科技高度發(fā)達的今天，電力事故會對各行各業(yè)的信息系統(tǒng)造成嚴重的影響。因此，提升電能的品質(zhì)，讓電力系統(tǒng)更加趨于穩(wěn)定、安全、可靠是從業(yè)人員需要深入探究的重要課題。

2 電力系統(tǒng)改造中遇到的問題和解決辦法

我國現(xiàn)行的電力系統(tǒng)儲備技術主要是以抽水的形式進行，這種技術的優(yōu)點在于可以提供時間較長、功率較大的電能，其缺點在于，抽水儲備技術的反應非常之慢，一旦電能功率發(fā)生瞬間失衡，不可能對其產(chǎn)生有效的補償措施。對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)進行改進和革新的工作難度很大，因為傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中的導電材料主要以銅、鋁等金屬為主，這些金屬材料具有不易更換、結構緊密的特點，這無形當中增加了系統(tǒng)改造的難度。此外，目前我國的大部分發(fā)電量都要依靠燃煤，這種形式會引發(fā)環(huán)境污染問題，嚴重不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

在最近10年里，我國的經(jīng)濟發(fā)展速度令世人矚目，城市化進程加快，這就使得城市人口越來越集中，人口密度的提高勢必會導致電能需求量持續(xù)增加，同時電網(wǎng)建設的占地面積也會不斷增長，想要從根本上解決這一問題，我們需要在工作中不斷積累經(jīng)驗，拓展思維、積極創(chuàng)新，力求改變當前電力系統(tǒng)的格局，從實質(zhì)上進行變革。此外，為了解決環(huán)境污染問題，我們應當將工作的重心轉(zhuǎn)向開發(fā)新能源上，充分利用風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等全新的發(fā)電模式，最大限度地降低環(huán)境壓力。雖然目前這些利用可再生能源的發(fā)電方式還存在諸多不足，尤其會受到氣候條件的影響，對此，我們應當開發(fā)出全新的技術手段，有針對性地彌補這些不足，進而改善電能品質(zhì)。

3 超導電力技術的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，國際上開發(fā)出的高溫超導限流器、超導變壓器已經(jīng)進入了運行階段，我國自主研發(fā)的高溫超導電纜已經(jīng)被廣泛地應用到電力系統(tǒng)當中，在本世紀初，我國就成功研制出了交流高溫超導電纜系統(tǒng)，并基于此提出了超導變壓器原理，其開發(fā)工作仍舊在進行當中，預計在兩年之內(nèi)便可研制成功，到那時，我國將擁有世界上輸出電流最高的超導變壓器。目前，我國已經(jīng)著手研制超導電動機，并在中國科學院的全面支持下，推動超導電力技術的快速發(fā)展。國內(nèi)的一些科研單位啟動了一個又一個高溫超導技術科研項目。與此同時，國內(nèi)的一些電力公司與國外企業(yè)的進行合作，致力于超導電纜的研發(fā)，并取得了一定的進展，單相高溫超導電纜的開發(fā)已經(jīng)初見成效，并預計在短期內(nèi)投入運行。

4 超導電力技術的發(fā)展趨勢

目前，高溫超導限流器已經(jīng)與高壓輸電網(wǎng)相適應，其開發(fā)原理應逐漸趨于多元化，未來的高溫超導電纜將主要應用于距離短的場景，而對于長距離超導輸電電纜目前還有許多技術障礙亟待解決，想要將其實用化仍舊需要克服許多技術難題。

就目前的超導變壓器而言，容量只有達到一定標準才能發(fā)揮出其優(yōu)勢，所以我們應當重點開發(fā)出大型設備，然而有些場合對設備的占地具有明確的限制，而高溫超導變壓器恰恰可以發(fā)揮出其占地面積小的優(yōu)勢。

多電壓等級和交直流輸電功能仍舊存在于電力系統(tǒng)當中，這就導致了超載現(xiàn)象頻發(fā)，加之電氣設備的老化，嚴重影響電力系統(tǒng)的供電能力，而解決這一問題的最有效辦法就是采用超導電力技術。因為該技術可以有效提高電網(wǎng)的輸送量，同時最大限度地降低電網(wǎng)的損耗，對于電能的質(zhì)量有明顯的改善作用，而且利用此技術對電網(wǎng)進行改造，具有造價成本低、安全、穩(wěn)定性能高等特點，加速了建造大規(guī)模電網(wǎng)的進程。除此之外，利用超導電力技術建造的輸電系統(tǒng)，完全可以將發(fā)電廠建在遠離市區(qū)或是煤礦附近，在節(jié)約能源的同時，更加有利于環(huán)境的改善，進而從實質(zhì)上解決環(huán)境污染問題。

5 結語

超導電力技術的應用與開發(fā)在很大程度上推動了我國電力工業(yè)的發(fā)展，利用該技術可以解決電力系統(tǒng)中的諸多問題，進而使電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效地運行。可以說這是一項關系到工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的重大課題，對于我國的經(jīng)濟發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

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作者簡介：梁章水，男，廣東開平人，陽春市新光電力工程有限公司助理工程師，研究方向：電力施工技術。

（責任編輯：秦遜玉）