不久前，中國電力科學研究院自主研發的高溫超導儲能系統，在國家電網公司電力系統動模實驗室成功實現了并網功率補償。這標志著在高溫超導儲能系統電力應用技術領域取得了階段性突破，同時也再次喚起了人們對超導電力技術及相關裝備的關注。
超導儲能研究漸熱
相關研發人員說，此次實驗的成功表明我國已自主掌握了第二代高溫超導儲能系統單元構造、集成、控制、保護和輸配電工程實際應用等關鍵技術，其研究成果為下一階段開展超導電力應用技術的科研、試驗示范運行、系統分析與評估奠定了堅實的基礎。此前，中國電力科學研究院還承擔了“第II代高溫超導儲能單元構成關鍵技術研究”。
據介紹，高溫超導儲能系統是一種可實現電能—電能轉換的儲能系統，可直接存儲電磁能，沒有電阻損耗，功率輸送時無需能源形式的轉換，具有反應速度快、功率密度高以及高效率的優點，可以實現與電力系統的實時大容量能量交換和功率補償，在提高電網的電能質量、供電可靠性和動態穩定性方面具有重要的作用。
另外，超導儲能系統的功率規模和儲能規模可以做的很大，并具有系統效率高、技術較簡單、沒有旋轉機械部分、沒有動密封問題等優點。超導儲能技術在進行輸/配電系統的瞬態質量管理、提高瞬態電能質量及電網暫態穩定性和緊急電力事故應變等方面具有積極作用，因而具有廣闊的應用前景。
長城證券分析人士認為，超導儲能是國內智能電網重要相關技術的研究方向之一，但是由于可靠性和經濟性的制約，商業化應用還比較遠。目前國內風光儲能項目的儲能方式還是以鋰電池為主，輔助以鈉硫電池、液流電池儲能。
產業化是關鍵
實際上，超導技術的應用不僅僅局限于儲能系統。超導電纜、超導限流器等相關裝備都已獲得一定程度發展。總體而言，超導電力設備能大限度地減少損耗，達到電能高效利用。今年4月，能大幅提高電網供電可靠性和安全性的我國首座超導變電站，在甘肅省白銀市建成并安全運行。該變電站就集成了超導儲能系統、超導限流器、超導變壓器和三相交流高溫超導電纜等多種新型超導電力裝置。
有專家認為，超導技術真正實現產業化還需較長時間。不過，業內也有不同觀點。行業分析師唐曉斌認為，超導技術目前已經進入產業化階段。預計高溫超導中超導限流器、超導濾波、超導儲能將有可能先獲得應用。
據了解，超導限流器能在電網短路時，限制短路電流，保護電網。與其他限制短路電流的方式相比，超導限流器具有不改動原有設計和設備，運行能耗大幅降低等優點。
據測算，與500千伏空心電抗器對比，超導限流器年節省電費200萬元，節省原有設備改造投入500萬以上。估計超導限流器的市場在600億元。
此外，高溫超導電纜也是超導技術在電力領域應用的一個重要方面。它采用無阻和高電流密度的高溫超導材料作為載流導體，具有載流能力大、損耗低和體積小的優點，相同截面積的超導電纜的傳輸容量將比常規電纜高3-5倍，而電纜本體的焦耳熱損耗非常小。雖然在交流運行狀態下，它也存在一定的損耗，但超導電纜只要超過一定長度后，即使考慮到低溫冷卻和終端所需的電能消耗，其輸電損耗也將比常規電纜降低50%-70%。
有專家曾舉例說，以我國電網傳輸損耗約占發電容量的7%計算，如果全部采用超導電力電纜，則可以將電網的傳輸損耗減少到大約3.5%以下，效益顯而易見。
唐曉斌認為，一代和第二代高溫超導材料各有優勢。成本方面，目前一代成本是第二代的1/3，但第二代有潛力降至一代以下。在應用領域方面，除了超導電機需要用第二代外，別的應用領域兩種材料基本一致。
優勢明顯 問題待解
有專家告訴記者，目前常規電力設備和電力系統存在著一些自身的局限，這激發了業界對超導電力設備的試驗和研發。
據介紹，我國電力系統的發展趨勢是電力系統的容量越來越大，電網向超大規模方向發展。隨著電網容量和規模的不斷擴大，電力系統的短路容量越來越大，這對電力系統的安全穩定運行構成了很大的威脅。目前，在輸電系統中尚無有效的限流設備。從電網的結構上和運行方式上入手來降低短路電流，其造價非常昂貴。超導電力設備在這方面則具有顯著的優勢。
有業內人士指出，常規電力系統的效率受到銅、鋁等基本導電材料的限制，要進一步提高難度很大。隨著我國電力需求量的增大，網絡的總損耗將進一步增大。這也需要超導技術來突破這一局限。
此外，常規電氣設備占地面積大，而人口密集的大中城市正是負荷中心。隨著電能需求不斷增長，電網建設占地的需求量也隨之增大。城市用地緊張和供電難的矛盾同樣也需要超導技術來破解。
目前，全國有多家科研院所在對超導電力技術進行攻堅，取得了可喜的成就，如超導電纜從“九五”期間開始研究，已研制出多種類型的高溫超導電纜。多種類型的超導電力設備都已研制出樣機，一些產品進入示范試驗運行階段。不過，據記者了解，目前超導電力技術的應用和產業化方面仍面臨一些問題亟待解決。
中國科學院電工研究所有關專家表示，超導電力技術的應用和產業化簡而言之面臨三個方面的問題：一是超導材料的臨界溫度還有待提高;二是超導材料的價格還比較高，有的比常規材料高幾十倍、上百倍;三是超導技術所應用的低溫制冷系統的制備還比較復雜，且制冷機的免維護壽命較短。與此同時，超導電力裝備的低溫高電壓絕緣技術、實時檢測技術、集成技術、與常規系統的匹配協調運行等也還需要進一步研究。
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