分析超導電力技術的現狀和發展趨勢

摘要：作為目前最具有經濟戰略意義的尖端技術，超導電力技術具有廣闊的發展和應用前景。就目前的電力工業而言，應用超導電力技術對于提升行業的整體水平具有重要意義。文章就目前超導電力技術的發展現狀和發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；電力系統

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，世界范圍內的超導電力技術的生產總值已經達到了80億美元，預計在未來幾年，這個數值還將持續增加。國內外的專家、學者普遍認為：在未來的電力工業領域中，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。超導電力技術的發展情況將作為衡量一個國家生產力水平的重要標準之一。國內外的一些專家、學者紛紛表示，一個國家想要保持電力工業的尖端優勢，超導電力技術的應用和發展是重中之重。

1 超導電力技術的發展是國家的戰略需求

我國想要在超導電力技術產業的競爭當中占得先機，就必須積極制定超導電力技術的發展規劃，部署科學的、符合我國國情的發展戰略。同時，對國內的各種資源加以充分利用，對現有的機制進行改革創新，我們要深刻地明白，超導電力技術的發展是關乎國民經濟持續增長的大事。我國電力系統的容量和電網的規模越來越大，現如今，我們正在致力于電網一體化的工作，力求將全國各個省份的電網聯接起來。如此大規模的電網對于其自身的穩定性和安全性要求非常之高，因為一旦發生電力事故，其影響的范圍將會非常大。當下，網絡技術和信息技術在人們的工作和生活中已經成為了不可或缺的元素，并逐漸呈現出向工業領域滲透的趨勢，而這些都要仰仗于強大的電能支持，現在生產企業對于電能的質量要求也越來越高，因為電能的質量會對一些生產設備產生巨大影響，嚴重的情況會直接導致設備的停機，從而產生嚴重的事故，給企業造成嚴重的經濟損失。也正是因為電力系統中存在的種種缺陷，很大程度上制約了我國電力工業的發展。

現如今我國電力系統的短路容量非常大，如果對這些短路電流不加以控制，勢必會對企業的工業生產造成嚴重的危害，甚至會致使整個電力系統的崩潰。據不完全統計，歷史上美國發生的兩次重大的停電事故造成的直接經濟損失高達1000億美元。目前，美國已經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，我們必須對現有的技術進行創新，利用高新技術有效控制短路電流，進而擴大電網的規模。我國的電力系統仍舊存在著一些缺陷，這些缺陷嚴重地制約了電力系統的有效性以及靈活程度。電力系統的關鍵在于：電能在產生、輸送、供應等環節中需要達到一個平衡狀態，一旦出現失衡，便會造成嚴重的電力事故，進而給國家和企業造成巨大的經濟損失。而隨著電力系統的不斷完善，我國的電力事故發生率已經呈現出了逐年下降的趨勢，但是每次電力事故的規模以及損失卻在大幅度攀升，特別是在信息科技高度發達的今天，電力事故會對各行各業的信息系統造成嚴重的影響。因此，提升電能的品質，讓電力系統更加趨于穩定、安全、可靠是從業人員需要深入探究的重要課題。

2 電力系統改造中遇到的問題和解決辦法

我國現行的電力系統儲備技術主要是以抽水的形式進行，這種技術的優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，一旦電能功率發生瞬間失衡，不可能對其產生有效的補償措施。對傳統的電力系統進行改進和革新的工作難度很大，因為傳統的電力系統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改造的難度。此外，目前我國的大部分發電量都要依靠燃煤，這種形式會引發環境污染問題，嚴重不符合可持續發展戰略。

在最近10年里，我國的經濟發展速度令世人矚目，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增加，同時電網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驗，拓展思維、積極創新，力求改變當前電力系統的格局，從實質上進行變革。此外，為了解決環境污染問題，我們應當將工作的重心轉向開發新能源上，充分利用風力發電、太陽能發電等全新的發電模式，最大限度地降低環境壓力。雖然目前這些利用可再生能源的發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。

3 超導電力技術的現狀

現如今，國際上開發出的高溫超導限流器、超導變壓器已經進入了運行階段，我國自主研發的高溫超導電纜已經被廣泛地應用到電力系統當中，在本世紀初，我國就成功研制出了交流高溫超導電纜系統，并基于此提出了超導變壓器原理，其開發工作仍舊在進行當中，預計在兩年之內便可研制成功，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展。國內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，國內的一些電力公司與國外企業的進行合作，致力于超導電纜的研發，并取得了一定的進展，單相高溫超導電纜的開發已經初見成效，并預計在短期內投入運行。

4 超導電力技術的發展趨勢

目前，高溫超導限流器已經與高壓輸電網相適應，其開發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揮出其優勢，所以我們應當重點開發出大型設備，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揮出其占地面積小的優勢。

多電壓等級和交直流輸電功能仍舊存在于電力系統當中，這就導致了超載現象頻發，加之電氣設備的老化，嚴重影響電力系統的供電能力，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的輸送量，同時最大限度地降低電網的損耗，對于電能的質量有明顯的改善作用，而且利用此技術對電網進行改造，具有造價成本低、安全、穩定性能高等特點，加速了建造大規模電網的進程。除此之外，利用超導電力技術建造的輸電系統，完全可以將發電廠建在遠離市區或是煤礦附近，在節約能源的同時，更加有利于環境的改善，進而從實質上解決環境污染問題。

5 結語

超導電力技術的應用與開發在很大程度上推動了我國電力工業的發展，利用該技術可以解決電力系統中的諸多問題，進而使電力系統穩定、安全、高效地運行。可以說這是一項關系到工業生產和人民生活的重大課題，對于我國的經濟發展具有重要的現實意義。

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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）