超導(dǎo)電力技術(shù)在未來智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

郭舉富 劉 鵬

（貴陽供電局，貴州 貴陽 550001）

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)已逐漸成為電力企業(yè)的重要組成部分。在近幾年，電力企業(yè)也不斷地嘗試應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備、新科技，其中超導(dǎo)電力技術(shù)對智能電網(wǎng)的輔助效果最為明顯，不僅能夠優(yōu)化智能電網(wǎng)的運行效率，更能提升電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

1 超導(dǎo)電力技術(shù)

從理論上來講，超導(dǎo)電力技術(shù)就是利用超導(dǎo)體的特殊物理性質(zhì)與電力工程相結(jié)合而發(fā)展起來的一門新技術(shù)。超導(dǎo)體具有自身電阻突然消失的電阻特性，超導(dǎo)電力技術(shù)主要借助超導(dǎo)體的特性，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)中［1］。目前，超導(dǎo)電力技術(shù)的研究已成為我國重點研究項目之一。

2 超導(dǎo)電力技術(shù)在未來智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

國際超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜移毡檎J為，新一代的超導(dǎo)技術(shù)，如釔系高溫超導(dǎo)帶材，在未來將很快商品化并全面引入應(yīng)用。美國的“電網(wǎng)2030 計劃”已經(jīng)將超導(dǎo)技術(shù)放在了重要位置，將引發(fā)全世界范圍內(nèi)對超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新。繼美國之后，歐洲、日本、韓國等也相繼宣布了發(fā)展超導(dǎo)技術(shù)的相關(guān)計劃，全世界正式進入了超導(dǎo)技術(shù)競爭態(tài)勢。面對這一世界形勢，我國應(yīng)及時部署超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用戰(zhàn)略，充分發(fā)掘和利用國內(nèi)各種資源優(yōu)勢，鼓勵超導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新，加大超導(dǎo)技術(shù)科研投入力度，將其作為關(guān)系國計民生的重大戰(zhàn)略來看待，以搶先占領(lǐng)世界超導(dǎo)技術(shù)高地。

具體而言，將超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于未來電網(wǎng)，有以下好處。

2.1 降低電力系統(tǒng)線損率

當前我國電網(wǎng)規(guī)模和容量正在快速增長，整個電力系統(tǒng)運行過程中的短路容量也在不斷增加。大量的短路電流如果得不到限制，必將對電氣設(shè)備產(chǎn)生破壞性影響，超導(dǎo)電力技術(shù)的引入為解決此類問題提供了方向，使電力系統(tǒng)的安全性得到提高，線損率得以降低。

智能電網(wǎng)在供電過程中具有高效性、降低運營成本、減少線損等能力，這是提高電力系統(tǒng)運行水平的關(guān)鍵。尤其是應(yīng)用超導(dǎo)電力技術(shù)后，智能電網(wǎng)的運行效率得到了提高，如使用高溫超導(dǎo)線材后，電纜能夠超導(dǎo)無阻，更有效地提高了電流能量的傳輸能力［2］。

在一些大城市以及一些特殊場合的供電中，電纜極易產(chǎn)生線損，線損量過大會對電力系統(tǒng)造成一定的影響。將超導(dǎo)電力技術(shù)有效地應(yīng)用到這些大城市以及一些特殊場合供電中，能夠大幅度降低電纜的損耗率，同時還能有效地提升電纜的傳輸功率。而且，相比于傳統(tǒng)電纜，超導(dǎo)電纜受環(huán)境影響極小。從整體上看，超導(dǎo)電纜更適合大城市以及特殊場合的供電，不僅能夠有效節(jié)約土地的占用率和建設(shè)資金的消耗量，更能節(jié)約安裝空間，與傳統(tǒng)的電纜線路相比安裝也極為方便，有效地節(jié)省了人力、物力和財力。

2.2 有效提升電網(wǎng)輸送電能的質(zhì)量

電能存取是電網(wǎng)輸送過程中一個重要的環(huán)節(jié)，是確保電網(wǎng)平穩(wěn)安全可靠運行的關(guān)鍵。目前采用的技術(shù)主要是抽水儲能技術(shù)，這種技術(shù)可提供長時間的大功率，但反應(yīng)速度過慢，難以應(yīng)對瞬態(tài)電能質(zhì)量與功率失衡造成的沖擊，無法及時對失衡狀態(tài)進行必要的補償，這就使電網(wǎng)輸送電能的質(zhì)量大打折扣。超導(dǎo)技術(shù)的引入，可以較好地解決這個瓶頸問題。

電網(wǎng)輸送電質(zhì)量是一直困擾電力企業(yè)的主要問題之一，電網(wǎng)系統(tǒng)在運行過程中，輸送電質(zhì)量可能會受到內(nèi)部和外部因素的影響，致使電網(wǎng)輸送電質(zhì)量不高，尤其是一些大功率遠距離輸變電系統(tǒng)，輸送電質(zhì)量更是受到極大的影響［3］。將超導(dǎo)電力技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)，能夠有效改善這方面存在的缺陷，可以利用大型超導(dǎo)儲能裝置實現(xiàn)大功率遠距離輸變電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在此過程中超導(dǎo)儲能裝置能夠瞬時吸收或釋放能力，避免了傳統(tǒng)電網(wǎng)輸送電過程中出現(xiàn)的頻率波動現(xiàn)象，而且超導(dǎo)儲能裝置還能溝通電壓的無功支持，確保電壓的穩(wěn)定性，從而有效提高電網(wǎng)輸送的電能的質(zhì)量。

2.3 提高可再生能源的利用性

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的開發(fā)和利用率也在逐漸提升，而能源枯竭問題是世界各國所關(guān)注的焦點。電力企業(yè)的發(fā)展雖然能夠進一步滿足人們對電能的需求，但是也消耗了大量的能源。為了減緩化石能源消耗，可以采用可再生能源來進行發(fā)電，這是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。新技術(shù)、新設(shè)備、新產(chǎn)品的不斷應(yīng)用，對提高電網(wǎng)的運行效率有極大的作用［4］。但是，在可再生能源利用和開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，由于可再生資源具有不穩(wěn)定性、間歇性等特點，電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，使得電力系統(tǒng)運行的安全性、高效性、可靠性、靈活性等受到了一定的限制。應(yīng)用超導(dǎo)儲能系統(tǒng)能有效地改善電網(wǎng)的儲能備用，對提高可再生能源的接受和儲存率有極大的作用，可充分提高可再生能源的利用率。而且在利用超導(dǎo)儲存裝置對配網(wǎng)進行供電的過程中，也會增加電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，進而提高配網(wǎng)系統(tǒng)的運行效率，確保為客戶提供穩(wěn)定、可靠、安全的用電環(huán)境。

2.4 提升電網(wǎng)對外部影響因素的抗性

現(xiàn)有的電力系統(tǒng)存在多電壓等級現(xiàn)象和交直流電共存現(xiàn)象，加上采用傳統(tǒng)的鋁線銅線作為導(dǎo)材，設(shè)備易老化，易超載，受天氣等外部因素影響大，對整個電網(wǎng)的運行安全造成了極大的影響。超導(dǎo)技術(shù)的引入可在一定程度上減小這種影響。

智能電網(wǎng)在運行的過程中可能會受到外部因素的影響，自身線路會受到一定的損傷和破壞，例如，暴風(fēng)雪、不可抗拒自然力的影響，人為的影響等都會對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行造成一定的影響。要徹底解決這類問題，必須從電纜線路的防御能力入手。在輸送電過程中，防御能力較好的電纜能夠承受大量電力負荷，而且在較低的電壓下超導(dǎo)電纜的傳輸效率比普通電纜要高很多。一般情況下，超導(dǎo)電纜線路主要應(yīng)用在輸電路徑較長的路段，在電力系統(tǒng)輸電走廊受到破壞的情況下，可以保證重要負荷的供電，進一步提高智能電網(wǎng)運行的可靠性和安全性。

3 結(jié)語

超導(dǎo)電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用是21 世紀極具戰(zhàn)略意義的大事，對新世紀我國電力技術(shù)的發(fā)展與改革起著決定性的作用。超導(dǎo)應(yīng)用成功，我國將立即成為世界電力技術(shù)領(lǐng)先國，否則就會落后于人，處處受制。聯(lián)系我國電力發(fā)展實際，加大超導(dǎo)技術(shù)投入力度及推廣應(yīng)用力度，是當前我國電力領(lǐng)域的重要工作。

綜上所述，超導(dǎo)電力技術(shù)是未來智能電網(wǎng)發(fā)展中的主流技術(shù)，對提高電力系統(tǒng)的運行效率也有著極大的作用，如提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、抗性、電能質(zhì)量等。當然，現(xiàn)階段超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展還不成熟，需要我們不斷地去研究、探索，以期為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供可靠的幫助，保障我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］肖立業(yè)，王子凱，趙彩宏，等.基于超導(dǎo)磁體和電力電子的新型橋路超導(dǎo)限流器［J］.低溫物理學(xué)報，2005（S1）：1106-1112.

［2］胡毅，唐躍進，任麗，等.超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展與超導(dǎo)電力裝置的性能檢測［J］.高電壓技術(shù)，2007（7）：1-8.

［3］林曉明，郭進利，肖勇.智能電網(wǎng)建設(shè)中加強電力需求側(cè)管理研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（22）：61.

［4］周雙喜，吳畏，吳俊玲，等.超導(dǎo)儲能裝置用于改善暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004（4）：1-5.