分析超導(dǎo)電力技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘要：作為目前最具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的尖端技術(shù)，超導(dǎo)電力技術(shù)具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。就目前的電力工業(yè)而言，應(yīng)用超導(dǎo)電力技術(shù)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(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做出了深入的分析，同時(shí)指出了在超導(dǎo)電力技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)解決的問題。

關(guān)鍵詞：超導(dǎo)電力技術(shù)；電力工業(yè)；電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM249 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)電力技術(shù)的生產(chǎn)總值已經(jīng)達(dá)到了80億美元，預(yù)計(jì)在未來幾年，這個(gè)數(shù)值還將持續(xù)增加。國內(nèi)外的專家、學(xué)者普遍認(rèn)為：在未來的電力工業(yè)領(lǐng)域中，超導(dǎo)電力技術(shù)將作為一項(xiàng)尖端技術(shù)儲備，并得到廣泛的應(yīng)用。超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展情況將作為衡量一個(gè)國家生產(chǎn)力水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。國內(nèi)外的一些專家、學(xué)者紛紛表示，一個(gè)國家想要保持電力工業(yè)的尖端優(yōu)勢，超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展是重中之重。

1 超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展是國家的戰(zhàn)略需求

我國想要在超導(dǎo)電力技術(shù)產(chǎn)業(yè)的競爭當(dāng)中占得先機(jī)，就必須積極制定超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃，部署科學(xué)的、符合我國國情的發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)，對國內(nèi)的各種資源加以充分利用，對現(xiàn)有的機(jī)制進(jìn)行改革創(chuàng)新，我們要深刻地明白，超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展是關(guān)乎國民經(jīng)濟(jì)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(gè)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?yàn)橐坏┌l(fā)生電力事故，其影響的范圍將會非常大。當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)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(lǐng)域滲透的趨勢，而這些都要仰仗于強(qiáng)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?yàn)殡娔艿馁|(zhì)量會對一些生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生巨大影響，嚴(yán)重的情況會直接導(dǎo)致設(shè)備的停機(jī)，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的事故，給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。也正是因?yàn)殡娏ο到y(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(yán)重的危害，甚至?xí)率拐麄€(gè)電力系統(tǒng)的崩潰。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(jì)損失高達(dá)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(shè)置限流設(shè)備，而且快速熔絲更加不具備自動(dòng)復(fù)位的基本功能，我國目前只能夠著力于對電網(wǎng)運(yùn)行方式以及結(jié)構(gòu)上的改造，然而此項(xiàng)改造的造價(jià)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(dòng)，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(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，利用高新技術(shù)有效控制短路電流，進(jìn)而擴(kuò)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(yán)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(guān)鍵在于：電能在產(chǎn)生、輸送、供應(yīng)等環(huán)節(jié)中需要達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，一旦出現(xiàn)失衡，便會造成嚴(yán)重的電力事故，進(jìn)而給國家和企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)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(dá)的今天，電力事故會對各行各業(yè)的信息系統(tǒng)造成嚴(yán)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(shù)主要是以抽水的形式進(jìn)行，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以提供時(shí)間較長、功率較大的電能，其缺點(diǎn)在于，抽水儲備技術(shù)的反應(yīng)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(bǔ)償措施。對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和革新的工作難度很大，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電力系統(tǒng)中的導(dǎo)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(jié)構(gòu)緊密的特點(diǎn)，這無形當(dāng)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(yán)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(jì)發(fā)展速度令世人矚目，城市化進(jìn)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(dǎo)致電能需求量持續(xù)增加，同時(shí)電網(wǎng)建設(shè)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(yàn)，拓展思維、積極創(chuàng)新，力求改變當(dāng)前電力系統(tǒng)的格局，從實(shí)質(zhì)上進(jìn)行變革。此外，為了解決環(huán)境污染問題，我們應(yīng)當(dāng)將工作的重心轉(zhuǎn)向開發(fā)新能源上，充分利用風(fēng)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(yīng)當(dāng)開發(fā)出全新的技術(shù)手段，有針對性地彌補(bǔ)這些不足，進(jìn)而改善電能品質(zhì)。

3 超導(dǎo)電力技術(shù)的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，國際上開發(fā)出的高溫超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器已經(jīng)進(jìn)入了運(yùn)行階段，我國自主研發(fā)的高溫超導(dǎo)電纜已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，在本世紀(jì)初，我國就成功研制出了交流高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)，并基于此提出了超導(dǎo)變壓器原理，其開發(fā)工作仍舊在進(jìn)行當(dāng)中，預(yù)計(jì)在兩年之內(nèi)便可研制成功，到那時(shí)，我國將擁有世界上輸出電流最高的超導(dǎo)變壓器。目前，我國已經(jīng)著手研制超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)，并在中國科學(xué)院的全面支持下，推動(dòng)超導(dǎo)電力技術(shù)的快速發(fā)展。國內(nèi)的一些科研單位啟動(dòng)了一個(gè)又一個(gè)高溫超導(dǎo)技術(shù)科研項(xiàng)目。與此同時(shí)，國內(nèi)的一些電力公司與國外企業(yè)的進(jìn)行合作，致力于超導(dǎo)電纜的研發(fā)，并取得了一定的進(jìn)展，單相高溫超導(dǎo)電纜的開發(fā)已經(jīng)初見成效，并預(yù)計(jì)在短期內(nèi)投入運(yùn)行。

4 超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展趨勢

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

就目前的超導(dǎo)變壓器而言，容量只有達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)才能發(fā)揮出其優(yōu)勢，所以我們應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)開發(fā)出大型設(shè)備，然而有些場合對設(shè)備的占地具有明確的限制，而高溫超導(dǎo)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(dāng)中，這就導(dǎo)致了超載現(xiàn)象頻發(fā)，加之電氣設(shè)備的老化，嚴(yán)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(dǎo)電力技術(shù)。因?yàn)樵摷夹g(shù)可以有效提高電網(wǎng)的輸送量，同時(shí)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(shù)對電網(wǎng)進(jìn)行改造，具有造價(jià)成本低、安全、穩(wěn)定性能高等特點(diǎn)，加速了建造大規(guī)模電網(wǎng)的進(jìn)程。除此之外，利用超導(dǎo)電力技術(shù)建造的輸電系統(tǒng)，完全可以將發(fā)電廠建在遠(yuǎn)離市區(qū)或是煤礦附近，在節(jié)約能源的同時(shí)，更加有利于環(huán)境的改善，進(jìn)而從實(shí)質(zhì)上解決環(huán)境污染問題。

5 結(jié)語

超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)在很大程度上推動(dòng)了我國電力工業(yè)的發(fā)展，利用該技術(shù)可以解決電力系統(tǒng)中的諸多問題，進(jìn)而使電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)行。可以說這是一項(xiàng)關(guān)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(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)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(shù)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）