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超導儲能技術在繼電保護測試儀中的重要應用前景

更新時間:2019-05-16      瀏覽次數(shù):1003

超導儲能技術(SuperconductingMagneticEnergyStorage,SMES)利用超導線圈產生的電磁場將電磁能直接儲存起來,需要時再將電磁能返回電網(wǎng)或其它負載,可用于充放電時間很短的脈沖能量儲存。由于超導線圈的電阻為零,電能儲存在線圈中幾乎無損耗,其儲能效率高達95%。

SMES系統(tǒng)重要的應用就是電力系統(tǒng)?,F(xiàn)代電力系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運行方面存在明顯缺陷,原因在于系統(tǒng)中缺乏能夠大量快速存取電能的器件,其致穩(wěn)保護措施主要依賴于機組的慣性儲能、微機繼電保護測試儀和其他自動控制裝置,基本屬于被動致穩(wěn)。SMES作為一個可靈活調控的有功功率源,可以主動參與系統(tǒng)的動態(tài)行為,既能調節(jié)系統(tǒng)阻尼力矩又能調節(jié)同步力矩,因而對解決系統(tǒng)滑行失步和振蕩失步均有作用,并能在擾動消除后縮短暫態(tài)過渡過程,使系統(tǒng)迅速恢復穩(wěn)定狀態(tài)。由于SMES發(fā)出或吸收一定的功率,可用來減小負荷波動或發(fā)電機出力變化對電網(wǎng)的沖擊,故可作為敏感負載和重要設備的不間斷電源,同時解決配電網(wǎng)中發(fā)生異?;蛞蛑骶W(wǎng)受干擾而引起的配電網(wǎng)向用戶供電中產生異常的問題,改善供電品質。超導儲能響應速度快,能夠大限度地減少不穩(wěn)定電力對電網(wǎng)的沖擊。SMES適合用于解決風電、光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)問題。另外,SMES還可以為電力系統(tǒng)提供備用容量,對于保障電網(wǎng)的安全度及事故后快速恢復供電具有重要作用。當前中國部分地區(qū)供電形勢緊張,電網(wǎng)運行處于備用不足的狀態(tài),SMES儲能特性可用來儲存應急備用電力;特別是對于個別重要負荷,SMES作為備用容量可以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。

超導儲能的優(yōu)點主要有:①儲能裝置結構簡單,沒有旋轉機械部件和動密封問題,因此設備壽命較長;②儲能密度高,可達到108J/m3,可做成較大功率的系統(tǒng);③響應速度快(1~100ms),調節(jié)電壓和頻率快速且容易;④無噪聲污染,且維護簡單等。

超導儲能技術的核心在于超導材料。超導材料技術的發(fā)展是提升超導儲能技術的前提。已發(fā)現(xiàn)的高溫超導材料按成分可分為含銅的和不含銅的。含銅超導材料有鑭鋇銅氧體系(TC=35~40K)、釔鋇銅氧體系(按釔含量不同,TC發(fā)生變化。低為20K,高可超過90K)、鉍鍶鈣銅氧體系(TC=10~110K)、quo鋇鈣銅氧體系(TC=125K)、鉛鍶釔銅氧體系(TC約70K);不含銅超導體主要是鋇鉀鉍氧體系(TC約30K)。目前,采用包套管法制備長1.0~2.0km的Ag基Bi系多芯復合超導帶的技術已比較成熟。工程電流密度達到100A/mm2(77K)、長度為100~1000m的Bi系多芯復合導線已實現(xiàn)商品化。美國超導公司已建成年生產能力為900km的Bi系高超導帶材生產線,他們計劃將高溫超導帶材的價格降低到10~25美元/kA˙m。如果這個目標能夠實現(xiàn),屆時高溫超導儲能技術的各種應用將*具備實用化推廣的可能。

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