未来电网中的超导电力技术
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2020/12/29
主要技术参数 三相30米，12.5kV/1.25kA
三相130米，24kV/2.4kA
三相350米，34.5kV/0.8kA
三相200米，13.2kV/3.0kA 三相600米，138kV/2.4kA 三相1,760米，13.8kV/2kA 三相30米，36kV/2kA 三相6,000米，50kV/3kA 三相100米，66kV/1kA 单相500米，77kV/1kA 三相100米，22.9kV/1.25kA 三相500米，22.9kV/1.25kA 三相75米，10.5kV/1.5kA 直流380米，10kA 三相30米，35kV/2kA
2020/12/29
○可再生能源市场枢纽
○三大电网完全一体化
7
超导限流器
■利用超导体的超导态/正常态转变特性抑制短路故障电流； ■或采用其它方式进行状态转变抑制短路故障电流。
电力系统正常运行时
低阻抗
配
电
发电厂
变压器
超导限流器
变压器
网
发电厂
电力系统发生短路时
高阻抗
变压器
超导限流器
变压器
配 电 网
接地故障
超大规模电网 的安全稳定性
保障电力质量 与供电可靠性
保障电力质量 与供电可靠性
超导输 电电缆
超导限 流技术
超导储 能技术
超导变 压器
超导电 机技术
多功能 集成
超导电力技术为未来电网提供解决方案
2020/12/29
4
超导输电电缆
超导电缆具有显著传输优势
※ 超导体电流密度大：比Cu高两个量级； ※ 传输损耗小，可降低50%以上； ※ 交流阻抗为常规电缆的1/10，直流传输
状况 1999年投入试验运行 2000年投入试验运行 （二相低温容器损坏） 2006年完成一期试验 2008年完成二期投运 2006年投入试验运行 2008年投入运行 2011年3月投入运行 2001年投入试验运行 2007年计划实施 2001年完成试验 2004年完成试验 2006年商业交付使用 2010年投入运行 2004年投入试验运行 2011年投入工程示范 2004年投入试验运行
发电量大幅度增加，但资源和负荷分布不匹配的格局仍将存在，长距离超大容 量的电力输送将成为一个重大的挑战； 随着电网的规模不断扩大，安全稳定性问题更加突出，而可再生能源的间歇性、 不稳定性及电源机电特性的重大变化对电网安全稳定性提出更加严峻的挑战； 可再生能源的特性及直流负荷的增加，对电力质量的提高带来了新的挑战； 进一步提高电网和用电系统的能效将变得日益紧迫。
如何实现： 通过Tres Amigas超级变电站实现任何两 个电网互联（直流传输）； AC/DC电能变换； 超导直流电缆（Superconductor Electricity Pipelines）。
关于超级变电站： 地点：Clovis, New Mexico； 占地：22.5平方英里； 超导直流电缆：单根5GW/几英里； 模式：三角形互联/2014年投运。
研究开发单位 瑞士ABB公司 瑞士ABB公司 美国LM公司 美国GA公司 美国LANL实验室 日本东京电力公司 日本Super-ACE计划 美国SuperPower公司 美国AMSC公司 美国Zenergy Power公司 德国NEXANS公司 德国西门子公司 韩国DAPAS计划 中国科学院电工研究所 中国云电英纳超导电缆公司
时无阻抗； ※ 传输容量大：是常规电缆的3-5倍； ※ 体积小、无电磁干扰、无火灾隐患；
高温超导电缆应用前景广阔
利用超导体的零电阻和高载流密度的特性，可以实现比特高压更大 的 传 输 容 量 （ 例 如 500kV 的 高 温 超 导 直 流 电 缆 可 以 实 现 2000050000MW的输送容量），并可降低50%左右的传输损耗，具有天然的 短路电流限制功能，还可以大大地节省传输走廊，因此，是实现大容 量输电和打造未来电力传输网的重要技术选择。
6
Source: http://www.amsc.com/
超导电缆的发展现状
美国：Tres Amigas超级变电站
驱动力： 美国现有三大电网（美国东部电网、西部 电网、德克萨斯电网）之间基本未实 现有效互联； 可再生能源利用快速发展； 超导体具有零电阻效应和高电流传输密度 等不可比拟的巨大优势。
Wind
Bio-Mass Energy
Solar Thermal PV
Tide
Wind Hydro
PV
Storage
Future Green
EV
Energy system
超导电力技术在应对未来电网的重大挑战方面将 发挥重大或不可替代的作用
清洁能源变革对电网 带来的重大挑战
长距离超大容 量的电力输送
2020/12/29
超导限流器
典型研究开发实例
主要技术参数 三相磁屏蔽型，10.5kV/70A 三相电阻型，8kV/800A 三相桥路型，2.4kV/100A 三相桥路型，15kV/1.2kA 三相可控桥，15kV/1kA 三相电抗器型，66kV/750A 单相电阻型，6.6kV/100A 三相矩阵型，138kV/1.2kA 三相电阻型，115kV/1.2kA 三相饱和铁心型，138kV/2-4kA 三相电阻型，10kV/600A 三相电阻型，7.2kV/100A 三相电阻型，22.9kV/630A 三相改进桥路型，10.5kV/1.5kA 三相饱和铁心型，35kV/1.5kA
未来电网中的超导电力技术
2011年3月
主要内容
能源变革对未来电网带来的重大挑战 超导电力技术对未来电网的作用与影响 超导电力技术的发展现状和趋势 我国发展超导电力技术战略目标和技术路线 我国发展超导电力技术的建议
清洁wk.baidu.com源变革对未来电网带来的重大挑战
一次能源以可再生能源为主、终端能源以电力为主的清洁高效能源体系 格局将变成现实
超导输电电缆发展现状
研究开发单位 美国Southwire公司
美国Pirelli公司
美国IGC公司
美国AMSC/Pirelli公司 美国AMSC/LIPA公司 美国Southwire公司（新奥尔良） 丹麦NKT公司 荷兰NKT公司（阿姆斯特丹） 日本东京电力公司 日本古河电工公司 韩国DAPAS计划 韩国LS电缆公司（首尔） 中国科学院电工研究所 中国科学院电工研究所（郑州） 中国云电英纳超导电缆公司
主要技术参数 三相30米，12.5kV/1.25kA
三相130米，24kV/2.4kA
三相350米，34.5kV/0.8kA
三相200米，13.2kV/3.0kA 三相600米，138kV/2.4kA 三相1,760米，13.8kV/2kA 三相30米，36kV/2kA 三相6,000米，50kV/3kA 三相100米，66kV/1kA 单相500米，77kV/1kA 三相100米，22.9kV/1.25kA 三相500米，22.9kV/1.25kA 三相75米，10.5kV/1.5kA 直流380米，10kA 三相30米，35kV/2kA
2020/12/29
○可再生能源市场枢纽
○三大电网完全一体化
7
超导限流器
■利用超导体的超导态/正常态转变特性抑制短路故障电流； ■或采用其它方式进行状态转变抑制短路故障电流。
电力系统正常运行时
低阻抗
配
电
发电厂
变压器
超导限流器
变压器
网
发电厂
电力系统发生短路时
高阻抗
变压器
超导限流器
变压器
配 电 网
接地故障
超大规模电网 的安全稳定性
保障电力质量 与供电可靠性
保障电力质量 与供电可靠性
超导输 电电缆
超导限 流技术
超导储 能技术
超导变 压器
超导电 机技术
多功能 集成
超导电力技术为未来电网提供解决方案
2020/12/29
4
超导输电电缆
超导电缆具有显著传输优势
※ 超导体电流密度大：比Cu高两个量级； ※ 传输损耗小，可降低50%以上； ※ 交流阻抗为常规电缆的1/10，直流传输
状况 1999年投入试验运行 2000年投入试验运行 （二相低温容器损坏） 2006年完成一期试验 2008年完成二期投运 2006年投入试验运行 2008年投入运行 2011年3月投入运行 2001年投入试验运行 2007年计划实施 2001年完成试验 2004年完成试验 2006年商业交付使用 2010年投入运行 2004年投入试验运行 2011年投入工程示范 2004年投入试验运行
发电量大幅度增加，但资源和负荷分布不匹配的格局仍将存在，长距离超大容 量的电力输送将成为一个重大的挑战； 随着电网的规模不断扩大，安全稳定性问题更加突出，而可再生能源的间歇性、 不稳定性及电源机电特性的重大变化对电网安全稳定性提出更加严峻的挑战； 可再生能源的特性及直流负荷的增加，对电力质量的提高带来了新的挑战； 进一步提高电网和用电系统的能效将变得日益紧迫。
如何实现： 通过Tres Amigas超级变电站实现任何两 个电网互联（直流传输）； AC/DC电能变换； 超导直流电缆（Superconductor Electricity Pipelines）。
关于超级变电站： 地点：Clovis, New Mexico； 占地：22.5平方英里； 超导直流电缆：单根5GW/几英里； 模式：三角形互联/2014年投运。
研究开发单位 瑞士ABB公司 瑞士ABB公司 美国LM公司 美国GA公司 美国LANL实验室 日本东京电力公司 日本Super-ACE计划 美国SuperPower公司 美国AMSC公司 美国Zenergy Power公司 德国NEXANS公司 德国西门子公司 韩国DAPAS计划 中国科学院电工研究所 中国云电英纳超导电缆公司
时无阻抗； ※ 传输容量大：是常规电缆的3-5倍； ※ 体积小、无电磁干扰、无火灾隐患；
高温超导电缆应用前景广阔
利用超导体的零电阻和高载流密度的特性，可以实现比特高压更大 的 传 输 容 量 （ 例 如 500kV 的 高 温 超 导 直 流 电 缆 可 以 实 现 2000050000MW的输送容量），并可降低50%左右的传输损耗，具有天然的 短路电流限制功能，还可以大大地节省传输走廊，因此，是实现大容 量输电和打造未来电力传输网的重要技术选择。
6
Source: http://www.amsc.com/
超导电缆的发展现状
美国：Tres Amigas超级变电站
驱动力： 美国现有三大电网（美国东部电网、西部 电网、德克萨斯电网）之间基本未实 现有效互联； 可再生能源利用快速发展； 超导体具有零电阻效应和高电流传输密度 等不可比拟的巨大优势。
Wind
Bio-Mass Energy
Solar Thermal PV
Tide
Wind Hydro
PV
Storage
Future Green
EV
Energy system
超导电力技术在应对未来电网的重大挑战方面将 发挥重大或不可替代的作用
清洁能源变革对电网 带来的重大挑战
长距离超大容 量的电力输送
2020/12/29
超导限流器
典型研究开发实例
主要技术参数 三相磁屏蔽型，10.5kV/70A 三相电阻型，8kV/800A 三相桥路型，2.4kV/100A 三相桥路型，15kV/1.2kA 三相可控桥，15kV/1kA 三相电抗器型，66kV/750A 单相电阻型，6.6kV/100A 三相矩阵型，138kV/1.2kA 三相电阻型，115kV/1.2kA 三相饱和铁心型，138kV/2-4kA 三相电阻型，10kV/600A 三相电阻型，7.2kV/100A 三相电阻型，22.9kV/630A 三相改进桥路型，10.5kV/1.5kA 三相饱和铁心型，35kV/1.5kA
未来电网中的超导电力技术
2011年3月
主要内容
能源变革对未来电网带来的重大挑战 超导电力技术对未来电网的作用与影响 超导电力技术的发展现状和趋势 我国发展超导电力技术战略目标和技术路线 我国发展超导电力技术的建议
清洁wk.baidu.com源变革对未来电网带来的重大挑战
一次能源以可再生能源为主、终端能源以电力为主的清洁高效能源体系 格局将变成现实
超导输电电缆发展现状
研究开发单位 美国Southwire公司
美国Pirelli公司
美国IGC公司
美国AMSC/Pirelli公司 美国AMSC/LIPA公司 美国Southwire公司（新奥尔良） 丹麦NKT公司 荷兰NKT公司（阿姆斯特丹） 日本东京电力公司 日本古河电工公司 韩国DAPAS计划 韩国LS电缆公司（首尔） 中国科学院电工研究所 中国科学院电工研究所（郑州） 中国云电英纳超导电缆公司