[电缆价格]高温超导电缆的研究与前瞻性分析

　　高温超导带技术的进步促进了全世界超导传输技术的研究和发展。90年代以来，如美国，欧洲，日本，中国和韩国等国进行了先后在超导电缆高温，以及对发展的各项工作和研究高温超导电缆的演示。2000年以来，对高温超导电缆的研究主要集中在替代传输电缆[1]，矿用电缆主要以冷绝缘的形式。前，高温超导电缆基本完成了实验室验证阶段，并逐步进入实际应用[2]。于大型，高密度的传统城区，如金融，商业和政府中心，地下传输密度极高。些地区的基础设施是该国经济和社会运作的基本要素，因为它将严重破坏该地区和国家的经济和安全[3]。导电缆技术为这些问题提供了理想的解决方案，这在很大程度上解释了世界主要发达国家对超导电缆研究的巨大热情。时，近年来，超导材料技术和制冷技术等支持技术成为超导电缆示范领域的进一步研究课题：主要发达国家投入资金并建立超导电缆网络。

　　范研究取得了可观的成果[4]。
　　在20世纪70年代，上海电缆研究所等单位就低温超导电缆进行了研究。于电缆技术的高成本，该项目被封锁。温超导材料技术的发展显着降低了与超导电缆相关的成本，并且对超导电缆的研究再次受到极大关注。工研究所，中国院士（以下简称“中国社科院电气工程”），北京云电英那，超导电缆有限公司（以下简称“云电英那”），研究所金属有色金属北京，上海电缆研究所等单位通过加入研究，在高温超导电缆的设计，制造和运行方面取得了显着的技术成果和积累的经验。中国。高温下的超导电缆相比于传统的电力电缆的优点，超导电缆具有如下优点：低损耗，高传输容量，低电缆体积安全性和高系统的稳定性，等等，相互影响高温超导电缆与冷隔离的电磁场和热场。

　　具有低电流和稳定的负载能力，以及在大型人口密集城市的地下电缆系统或高容量传输应用中的巨大发展潜力。城市有许多地下管线，各种类型的地下隧道（隧道）都很复杂。缆敷设空间非常有限，使用传统电缆越来越难以安装和安装，并且安装和维护的成本显着提高。过使用现有的管道或电缆隧道替换现有的传统电缆和高温超导电缆，地下电网的传输容量可以加倍，负载增长与有限的地下空间之间的矛盾是很好地解决了[5]。损耗方面，传统的电缆传输损耗主要是驱动器损耗，介电损耗和屏蔽损耗。中，对于一般接地电缆，驱动器损耗约占传输损耗的95％。

　　导电缆损耗主要包括：驱动器交流损耗，电缆终端和超导电缆保温管的焦耳损耗，电缆终端，制冷系统造成的热损失和损耗液氮以克服循环阻力。全面考虑制冷系统效率的情况下，当传输相同数量的电能时，高温超导电缆损失约为传统电缆的50％至60％。[6]。电网的互联是能源发展的趋势。着主电网的互联和能量需求的增加，在发生短路故障后系统的短路电流水平会进一步增加。决当前问题的问题吸引了越来越多的关注[7]。导电缆的传输导体是超导材料。正常工作条件下，超导电缆的传输密度大，阻抗极低。网络中，并且短路故障的情况下，如果传输功率超过该超导材料的临界电流，超导材料失去导电性，该超导电缆的阻抗会比驱动大得多在传统的铜中：当故障消除时，超导电缆将在正常工作条件下恢复其超导能力。果具有结构和特定工艺的高温超导线材被用来取代传统的电缆，电力网络故障电流的水平可以被有效地降低，并且超导电缆的容量来限制电流故障与电缆长度成正比。此，超导电缆，超导传输网络，不仅可以提高电网的输送容量，减少电网的传输损耗，而且还提高了故障电流限制能力的内在，提高安全性和整个电力网络的可靠性。国际上，高温超导电缆的研发过程可分为三个阶段。一步是对高温超导电缆技术的初步探索。着超导带高温技术（BI）的开发铋，对超导电缆的研究高温产生了相当大的兴趣，其中包括：在超导电缆的结构研究，包括绝缘的（电介质热，WD）的环境温度上的电气性能和特性超导高温电缆，低温绝缘（介电冷，DC）超导电缆高温相同轴结构，三极结构等，研究超导电缆的传输。二阶段是研究和开发高温，CD隔离的超导电缆，可以在未来真正推向市场。1999年末，超导电缆绝缘高温冷相位12.5千伏/ 1.25千安由绍斯尔在美国开发被连接到网络，这是朝向实际执行的一个重要步骤高温超导技术。三步是由CD隔离的高温超导电缆的示范项目。过去的十年中，美国，日本，韩国，中国，德国等国家已经完成了一系列高温超导电缆的示范项目。CD隔离。传统电缆运行时，传输损耗产生的热量直接传递到周围环境，其载流能力对外部热源非常敏感。为一般规则，当环境温度升高10°C时，电流负载容量从8％降低到10％。此，密集铺设将使电缆彼此加热，并且当前的负载能力将显着降低。据计算，传统的2×4排管，3×3排管和4×4排管的电缆密集铺设，其电流负载能力将降低约20％ ，分别为30％和40％。时，由于传统电缆使用易燃有机材料作为主要绝缘体，故障可能引起火灾。温绝缘超导电缆的最外层是真空复合绝缘层，具有良好的绝热性能。缆产生的热量通过液氮的循环排出。此，超导电缆的热场相对独立，并且电缆具有稳定的载流能力。此同时，由于CD绝缘超导电缆的良好的电磁屏蔽功能，由电缆的导体产生的电磁场可以完全在理论上屏蔽，使电磁污染未对环境造成。于这些优点，超导电缆可以密集铺设，例如地下管道，这不仅不会影响周围电气设备的运行，而且还消除了由于使用不可燃液氮作为制冷剂。温绝缘超导电缆结构的主要类型目前，低温绝缘超导电缆结构主要包括单导体电缆，三芯电缆和三相同轴结构（表1）。种类型的隔离超导CD电缆都有自己的特点和相应的演示线。导电缆的发展现状和前景对于超导电力应用技术的发展和重要性，“美国电网2030”计划将超导力应用技术放在一个非常重要的位置。本的新能源开发机构也认为，高温超导技术的发展是保持21世纪高科技竞争前沿优势的关键。“电气设备”领域的“中国制造2025”明确表示“打破制造技术和关键部件和材料的应用，如大功率电子器件和高温超导材料，构成在计划（2016年至2030年）工业化能力”中，超导材料的超导设备的应用被认为是战略方向，以及在超导电缆示范和高温超导体的应用，变压器，限流器，超导机器等近年来，超导电缆的研究不断深入发展：在许多早期功能验证示范项目的基础上，开展了多项高温绝缘超导电缆高温示范项目。在全球推出。AMSC和其他公司在完成LIPA第一阶段项目的基础上，成功完成了由美国能源部资助的长岛电力局（LIPA）的第二阶段。2008年，来自第二代乐队。电缆已被原有的超导带状电缆和超导故障维护技术，电缆连接技术，热收缩覆盖技术，限流技术和商业应用关键技术所取代。冷系统技术[8]上市：13.8 kV / 96 MVA Hydra超导电缆示范项目正在美国纽约建设，并由美国美国国土安全部，美国超导体和联合爱迪生。电缆由2代地下电网中由AMSC安装高温超导条带的，集成的故障电流限制功能，提高了网络的传输容量和增强的安全性能和网络可靠性（项目最初计划于2010年）。目完成后，该项目因财务原因推迟[9]。欧洲，2013年在德国埃森完成了三相Ampactiy同轴超导电缆项目。项目在埃森市安装了三条10 kV / 2.4 kA电缆。同的超导电缆轴被用来替换110千伏电缆origine.La超导电缆线包括电阻超导故障电流限制器，它必须在正式2014年4月[10]俄罗斯联邦电网公司供电高温超导交流电（FGC）与俄罗斯电缆工业研究所（VNIIKP）和Gynecovsky能源研究所（ENIN）和研究所莫斯科航空公司（MAI）对电缆和直流电缆的研究，计划在Dynamo变电站安装20 kV / 1.5 kA 200 m长的AC超导电缆莫斯科[11，12]。国际电网2015年，俄罗斯计划超导电缆系统DC的报告20千伏/2.5公里圣Pétersbourg.Alliander能源，代尔夫特和Ultera技术大学（丹麦）计划在Alliander网络上安装一个6公里的三相高温同轴网络。级电缆，以展示当前网络中超导电缆的卓越性能[13，14]。韩国，韩国电力公司（KEPCO）对高温超导电缆在电网中的使用非常感兴趣，并对超导电缆进行了多项研究和示范项目。2005年以来，已启动22.9 kV超导电缆。究。22.9千伏的项目示范HTS电缆启动于2008年从知识经济部（MKE），即完成了2010年示范线超导电缆410米，50月底的支持MVA。生产线由267米和150米三导体超导电缆组成，在制造接头时切割7米，因此总长度为410米。线路安装在利川变电站，并于2011年8月19日通电。国应评估通过该线路的超导电缆的成本性能[15]。
　　2011年，韩国在济州岛启动了超导电缆示范项目，以展示80 kV直流超导电缆和154 kV交流超导电缆的应用。项目电缆由LS Cable Company和韩国电力技术研究所（KERI）开发，这是一项对导电电缆的系统研究。80，000 V，500 m和3，125 A超导直流电缆于2014年开始运行，154 kV，1 km和2，250 A AC超导电缆于2016年开始运行[16]。日本，有关政府部门和公司对超导电缆进行了长期研究，从1.5kV电缆的低电压到世界上超导电缆记录的275kV的电流水平。有影响力的是横滨（日本）。导电缆项目。项目的电缆采用三芯超导电缆，额定电压为66 kV，传输容量为200 MVA，长度为250 m。是日本首条使用的超导电缆。项目于2007年启动，由经济产业省（METI）和新能源部门技术开发局（NEDO）共同资助。东京电力公司（TEPCO）和住友电工（SEI）联合开发。30米电缆的性能评估于2010年完成。装于2011年完成，6台斯特林制冷机用于冷却。过一系列测试后，朝日变电站于2012年10月正式联网。线路为70，000名用户提供了70多年的不间断电力。生产线取代了Mayekawa Brayton循环冷却器，以提高制冷系统的制冷效率，并进一步提高电缆的商业价值[17-19]。中国，中国科学院电气工程研究所，云电英纳，上海电缆研究所，中国电力科学研究院等单位开展了研究活动和超导电缆的发展，取得了很好的效果。中，上海电缆研究所于2010年在中国对30m，35kV / 2kA CD绝缘超导电缆进行了首次型式试验。科技委员会的支持下上海宝钢超导电缆研究项目顺利完成2012年12月，完成35kV / 2kA 50m超导电缆系统的安装和测试，并提供电源。电弧炉连续进料。生产线是中国第一条循环使用的高温绝缘超导电缆[20]。也是绝缘超导电缆线CD，具有世界上等效电压水平的最高负载电流。前，参与超导电缆研究的主要国家和地区已经完成了超导电缆的功能验证，尽管高温超导传输技术尚未达到应用阶段。规模，但高温超导传输强烈鼓励。作和发挥高温超导电力传输的作用非常重要，并将其应用并逐步推进电网的发展。一步的研究将集中在提高超导电缆系统的可靠性和成本以及快速实现超导电缆的工业化和工程。超导电缆的前景和规模而言，超导电缆由于尺寸小，容量大，损耗低，最有可能取代以XLPE绝缘材料为代表的塑料绝缘电缆。其成为传递能量的主要设备。国能源部和其他机构对超导电缆的应用前景做出了积极的预测。中国，电缆行业是汽车行业的第二大产业，已成为国民经济的神经和血管。年来，中国电线电缆行业的总规模，产量和增长率位居世界第一，对全球电线电缆行业产生了重大影响。
　　缆。2012年，该行业的总产值约占世界市场的三分之一，超过1，200亿元，2014年超过1，400亿元。力电缆是电线电缆五大主要领域中最重要的一条，可以看出，虽然超导电缆可以取代传统的大型电力电缆，但国内市场可达到1000亿。得注意的是，超导电缆的加热研究有效地促进了超导材料和制冷等相关产业的发展。前，美国，日本，韩国和中国拥有相对稳定的第二代高温超导带技术，可以提供一些商业供应大小。

　　第一代超导镧系元素带的生产技术的基础上，日本提出了用于加压烧结的所谓第三代高温超导带技术。目前的技术水平，所述带（KA·米）的价格比超导带第二代的高，但因为在材料成本上的差异，它具有成本和更大的空间。导带技术，制冷和其他相关技术的进步反过来又极大地促进了超导电缆的商业应用，从而提高了各国对超导电缆等超导应用的热情。论经过十多年的努力，对高温超导电缆功能验证的研究已基本完成，但超导电缆的商业化和应用还远未实现，将专注于提高超导电缆系统的性能。进超导电缆的产业化。重要的研究领域是：研究超导电缆系统的安全性和可靠性，研究超导电缆系统应用技术，研究欧洲制冷系统的效率和可靠性。规模应用于超导电缆技术，超导电缆系统的使用寿命分析循环成本等为了响应这些研究方向，相关研究人员必须使用电缆和相关技术进行深入研究，而政府必须增加投资，支持行业和相关项目，以及研发部门。量。极参与大型能源用户，开展电缆示范项目甚至更大规模的商业测试项目和实际应用，共同促进快速健康发展超导行业。
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