超导电力技术在未来智能电网中的应用

郭举富 刘 鹏

（贵阳供电局，贵州 贵阳 550001）

随着电力技术的不断发展，智能电网已逐渐成为电力企业的重要组成部分。在近几年，电力企业也不断地尝试应用新技术、新设备、新科技，其中超导电力技术对智能电网的辅助效果最为明显，不仅能够优化智能电网的运行效率，更能提升电力系统运行的安全性和稳定性。

1 超导电力技术

从理论上来讲，超导电力技术就是利用超导体的特殊物理性质与电力工程相结合而发展起来的一门新技术。超导体具有自身电阻突然消失的电阻特性，超导电力技术主要借助超导体的特性，将其应用到电力系统中［1］。目前，超导电力技术的研究已成为我国重点研究项目之一。

2 超导电力技术在未来智能电网中的应用

国际超导技术领域专家普遍认为，新一代的超导技术，如钇系高温超导带材，在未来将很快商品化并全面引入应用。美国的“电网2030 计划”已经将超导技术放在了重要位置，将引发全世界范围内对超导技术的应用创新。继美国之后，欧洲、日本、韩国等也相继宣布了发展超导技术的相关计划，全世界正式进入了超导技术竞争态势。面对这一世界形势，我国应及时部署超导技术应用战略，充分发掘和利用国内各种资源优势，鼓励超导技术创新，加大超导技术科研投入力度，将其作为关系国计民生的重大战略来看待，以抢先占领世界超导技术高地。

具体而言，将超导技术应用于未来电网，有以下好处。

2.1 降低电力系统线损率

当前我国电网规模和容量正在快速增长，整个电力系统运行过程中的短路容量也在不断增加。大量的短路电流如果得不到限制，必将对电气设备产生破坏性影响，超导电力技术的引入为解决此类问题提供了方向，使电力系统的安全性得到提高，线损率得以降低。

智能电网在供电过程中具有高效性、降低运营成本、减少线损等能力，这是提高电力系统运行水平的关键。尤其是应用超导电力技术后，智能电网的运行效率得到了提高，如使用高温超导线材后，电缆能够超导无阻，更有效地提高了电流能量的传输能力［2］。

在一些大城市以及一些特殊场合的供电中，电缆极易产生线损，线损量过大会对电力系统造成一定的影响。将超导电力技术有效地应用到这些大城市以及一些特殊场合供电中，能够大幅度降低电缆的损耗率，同时还能有效地提升电缆的传输功率。而且，相比于传统电缆，超导电缆受环境影响极小。从整体上看，超导电缆更适合大城市以及特殊场合的供电，不仅能够有效节约土地的占用率和建设资金的消耗量，更能节约安装空间，与传统的电缆线路相比安装也极为方便，有效地节省了人力、物力和财力。

2.2 有效提升电网输送电能的质量

电能存取是电网输送过程中一个重要的环节，是确保电网平稳安全可靠运行的关键。目前采用的技术主要是抽水储能技术，这种技术可提供长时间的大功率，但反应速度过慢，难以应对瞬态电能质量与功率失衡造成的冲击，无法及时对失衡状态进行必要的补偿，这就使电网输送电能的质量大打折扣。超导技术的引入，可以较好地解决这个瓶颈问题。

电网输送电质量是一直困扰电力企业的主要问题之一，电网系统在运行过程中，输送电质量可能会受到内部和外部因素的影响，致使电网输送电质量不高，尤其是一些大功率远距离输变电系统，输送电质量更是受到极大的影响［3］。将超导电力技术应用于智能电网，能够有效改善这方面存在的缺陷，可以利用大型超导储能装置实现大功率远距离输变电系统的稳定运行，在此过程中超导储能装置能够瞬时吸收或释放能力，避免了传统电网输送电过程中出现的频率波动现象，而且超导储能装置还能沟通电压的无功支持，确保电压的稳定性，从而有效提高电网输送的电能的质量。

2.3 提高可再生能源的利用性

随着社会经济的不断发展，能源的开发和利用率也在逐渐提升，而能源枯竭问题是世界各国所关注的焦点。电力企业的发展虽然能够进一步满足人们对电能的需求，但是也消耗了大量的能源。为了减缓化石能源消耗，可以采用可再生能源来进行发电，这是未来智能电网发展的必然趋势。新技术、新设备、新产品的不断应用，对提高电网的运行效率有极大的作用［4］。但是，在可再生能源利用和开发过程中发现，由于可再生资源具有不稳定性、间歇性等特点，电力系统的工作状态不稳定，使得电力系统运行的安全性、高效性、可靠性、灵活性等受到了一定的限制。应用超导储能系统能有效地改善电网的储能备用，对提高可再生能源的接受和储存率有极大的作用，可充分提高可再生能源的利用率。而且在利用超导储存装置对配网进行供电的过程中，也会增加电网供电的稳定性，进而提高配网系统的运行效率，确保为客户提供稳定、可靠、安全的用电环境。

2.4 提升电网对外部影响因素的抗性

现有的电力系统存在多电压等级现象和交直流电共存现象，加上采用传统的铝线铜线作为导材，设备易老化，易超载，受天气等外部因素影响大，对整个电网的运行安全造成了极大的影响。超导技术的引入可在一定程度上减小这种影响。

智能电网在运行的过程中可能会受到外部因素的影响，自身线路会受到一定的损伤和破坏，例如，暴风雪、不可抗拒自然力的影响，人为的影响等都会对电网系统的安全运行造成一定的影响。要彻底解决这类问题，必须从电缆线路的防御能力入手。在输送电过程中，防御能力较好的电缆能够承受大量电力负荷，而且在较低的电压下超导电缆的传输效率比普通电缆要高很多。一般情况下，超导电缆线路主要应用在输电路径较长的路段，在电力系统输电走廊受到破坏的情况下，可以保证重要负荷的供电，进一步提高智能电网运行的可靠性和安全性。

3 结语

超导电力技术在智能电网中的应用是21 世纪极具战略意义的大事，对新世纪我国电力技术的发展与改革起着决定性的作用。超导应用成功，我国将立即成为世界电力技术领先国，否则就会落后于人，处处受制。联系我国电力发展实际，加大超导技术投入力度及推广应用力度，是当前我国电力领域的重要工作。

综上所述，超导电力技术是未来智能电网发展中的主流技术，对提高电力系统的运行效率也有着极大的作用，如提升电力系统运行的稳定性、抗性、电能质量等。当然，现阶段超导电力技术的发展还不成熟，需要我们不断地去研究、探索，以期为智能电网的发展提供可靠的帮助，保障我国电力事业的可持续发展。

［1］肖立业，王子凯，赵彩宏，等.基于超导磁体和电力电子的新型桥路超导限流器［J］.低温物理学报，2005（S1）：1106-1112.

［2］胡毅，唐跃进，任丽，等.超导电力技术的发展与超导电力装置的性能检测［J］.高电压技术，2007（7）：1-8.

［3］林晓明，郭进利，肖勇.智能电网建设中加强电力需求侧管理研究［J］.科技创新导报，2011（22）：61.

［4］周双喜，吴畏，吴俊玲，等.超导储能装置用于改善暂态电压稳定性的研究［J］.电网技术，2004（4）：1-5.