1、电气工程前沿技术专题系列之一电气工程前沿技术专题系列之一19111911年，超导电性的发现；年，超导电性的发现；Tc=4.2K;Tc=4.2K;19601960年，年，NbTiNbTi和和Nb3SnNb3Sn；Tc=9.3K and Tc=18K;Tc=9.3K and Tc=18K;19861986年，高温超导体的发现；年，高温超导体的发现；Tc=92K(Yi-based)Tc=92K(Yi-based)Tc=110K(B-based),Tc=135K(Tl-based);Tc=110K(B-based),Tc=135K(Tl-based);20192019年，年，MgB2MgB2超导材料；
2、超导材料；Tc=39KTc=39K20192019年年,Fe-based;Tc=56K;,Fe-based;Tc=56K;三个基本临界参数三个基本临界参数:临界温度临界温度Tc;Tc;临界磁场临界磁场Hc;Hc;临界电流密度临界电流密度jc;jc;19601960年，年，NbTiNbTi和和Nb3SnNb3Sn：合金：合金19821982年，极细丝年，极细丝NbTiNbTi导线：导线：1micro-meter1micro-meter20192019年，第一代年，第一代HTSwie/tape,BSSCOHTSwie/tape,BSSCO超导带材超导带材:粉末粉末 管装法（管装法（PITPIT）；
3、）；20192019年，年，MgB2 wire/tape,MgB2 wire/tape,粉末管装法（粉末管装法（PITPIT）；）；20192019年，第二代年，第二代HTS wie/tape YBCOHTS wie/tape YBCO超导带材超导带材:化学涂化学涂 层法（层法（MOVMOV）,离子束辅助沉积离子束辅助沉积(IBAD);IBAD(IBAD);IBAD 轧制辅助双轴织构化轧制辅助双轴织构化(RABiTS)(RABiTS)；倾斜基板沉积法；倾斜基板沉积法 （ISDISD）;激光溅射法（激光溅射法（PLDPLD）MgB2 YBCO Bi2223MgB2 YBCO Bi2223At 4
4、.2KAt 4.2K低温容器低温容器传热方式：传热方式：u 固体热传导（固体热传导（Solid-conduction)Solid-conduction)：v 对流对流(Convection)(Convection)：w 热辐射（热辐射（Thermal RadiationThermal Radiation）：）：对应采取措施：对应采取措施：uu减小截面；减小截面；vv抽真空；抽真空；ww加多层辐射屏加多层辐射屏Wiedemann-FranzWiedemann-Franz定律定律 ：l斯特林制冷机（斯特林制冷机（StirlingStirling）：）：Netherland(Stirling Net
5、herland(Stirling Cryogenics&Refrigeration BV)Cryogenics&Refrigeration BV)l逆布雷顿循环制冷机：逆布雷顿循环制冷机：FranceFrance（Air LiquideAir Liquide）and and USA Linde Kryotechnik AG USA Linde Kryotechnik AGl l G-MG-M制冷机制冷机(W.E.Gifford(W.E.Gifford and H.O.McMahon):and H.O.McMahon):Japan(Sumitomo),Japan(Sumitomo),USA(CT
6、I-Cryogenics)USA(CTI-Cryogenics)l脉冲管制冷机脉冲管制冷机:USA(Cryomech)USA(Cryomech)Penalty coefficient:Penalty coefficient:LN2(77K):11-15 LN2(77K):11-15 LHe(4.2K):500 LHe(4.2K):500 u电阻型超导限流器电阻型超导限流器vv磁屏蔽型超导限流器磁屏蔽型超导限流器 ww桥路型超导限流器桥路型超导限流器 饱和铁芯型超导限流器饱和铁芯型超导限流器感应型超导限流器感应型超导限流器 磁通锁定型超导限流器磁通锁定型超导限流器旁路阻抗超导体低温系统控控制制环
7、环(铜铜筒筒)铁铁芯芯超超导导磁磁屏屏蔽蔽筒筒铜铜线线圈圈感应型超导限流器 FCLi超导体超导体绕组绕组1 1绕组绕组2 2绕组绕组3 3SCiB磁线圈磁线圈fi电阻电阻相调电容相调电容 中中科科院院电电工工所所云云电电英英纳纳德国德国NeansNeans,FZK,FZK,RWE,RWE,EHTS,EHTS,E-ONE-ON 阻型阻型磁饱和型磁饱和型桥路型桥路型日本日本 TEPCOTEPCO美国美国 AMSCAMSC中国科学院电工中国科学院电工研究所研究所云电英纳云电英纳1 1高压套管，高压套管，2 2低压套管，低压套管，3 3液氮导管，液氮导管，4 4高压套管，高压套管，5 5铁芯，铁芯，6
8、 6玻璃钢低温杜瓦容器，玻璃钢低温杜瓦容器，7 7原边原边/副边高温超导绕组，副边高温超导绕组，8 8液氮，液氮，9 9铁芯夹件铁芯夹件ABB630kVAABB630kVASimens1MVASimens1MVAKyushu Uni.TPECO Kyushu Uni.TPECO 500kVA500kVAIEE,TBEA,ChinaIEE,TBEA,China1、定子铁芯：提供磁路和对外部磁场有效屏蔽；2、定子电枢：实现机械能和电能间相互转换；3、励磁绕组：由超导体构成，在低温下传输直流电；4、转子内筒：携带低温容器，冷剂在离心力作用下沿内壁切向高速流动；5、转矩传导筒：定子与转子相互作用转矩的
9、传递，并提供冷却通道；6、驱动轴；7、支撑轴；8、中心通道：包括电流引线、冷剂通道和回气管。36.5 MW Motor4MW Motor 华中科技大学华中科技大学电力系统安全电力系统安全是关系到国家安全、社会稳定、改革发展是关系到国家安全、社会稳定、改革发展电网的容量越来越大电网的容量越来越大供电密度越来越高供电密度越来越高电网向超大规模方向发展电网向超大规模方向发展电网安全电网安全稳定问题稳定问题日渐突出日渐突出电能存储的研究意义电能存储的研究意义具有快速响应能力的电能存储能提高系统稳定性具有快速响应能力的电能存储能提高系统稳定性储能储能提高电力系统运行提高电力系统运行的稳定性和可靠性的稳定
10、性和可靠性 作为系统备用容量以作为系统备用容量以提高发电机的利用率提高发电机的利用率 增加系统的输电容增加系统的输电容量以及负载容量量以及负载容量改善电能质量改善电能质量瞬时供瞬时供电中断电中断抑制系统抑制系统动态振荡动态振荡次同步振次同步振荡阻尼荡阻尼 无功无功补偿补偿 功角暂功角暂态稳定态稳定小干扰小干扰稳定稳定受端电受端电压稳定压稳定电压电压脉冲脉冲涌涌流流电压电压跌落跌落电压电压谐波谐波补偿、隔离非线性负补偿、隔离非线性负载、波动和冲击负载载、波动和冲击负载作为可再生能源发电、作为可再生能源发电、独立电源系统、微电网独立电源系统、微电网的重要组成部分，保证的重要组成部分，保证电力的高效
11、、优质、可电力的高效、优质、可靠、环保的重要手段靠、环保的重要手段研究电能存储技术对未来电力供给具有重要的意义研究电能存储技术对未来电力供给具有重要的意义FZK DESYFZK DESY USA AMSCUSA AMSC华中科技大学华中科技大学中科院电工所中科院电工所大电流高温超导母线大电流高温超导母线Germany Germany FZK For FZK For ITERITER20kA 5m HTS 20kA 5m HTS BusBusJoint R=8 and 6 n Joint R=8 and 6 n 原 坯 温 度 要 求:T =5 0 0 度电磁感应加热器电磁感应加热器效率效率95
12、%95%。28 Million US$(FY2019-2019)InnoSTBeijing General InstituteCablesSMESTransformerCurrent LimiterIEETebian HengyangChinese AcademyOf ScienceChinese Ministry of Science&TechnologyChineseNSFIEELanzhouChangtongPower CableLanzhou ElectricYunnanInnoPowerTsinghua U.Yunnan ElectricTsinghua U.Huazhong PolyHunan PowerBeijingSuperconductor Technology IEEBeijing LanyuanHunan PowerNorth China PowerBeijing CityGovtChineseIndustryNorthwest InstituteWireCompaniesPowerApplicationsIEENorth China PowerBeijin SuperconductorNew JV Companyw/Taiwan China IntlSuperconductor十五十一五期间中国超导电力十五十一五期间中国超导电力/电工研究一览电工研究一览
