美国超导输电10.docx

美国超导输电10.docx

《美国超导输电10.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《美国超导输电10.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

美国超导输电10

美国超导输电“管道”技术

美国超导输电“管道”技术结合了传统的地下电缆输电技术和新型的超导技术，并融合了多终端的交直流电力电子转换技术，最终形成了一种新型的大容量、高效率、长距离的“电力管道”传输技术，其主要特点如下：

1、能够传输上亿千瓦的清洁能源

超导输电管道能够通过多终端的转换技术，将分散的风电、太阳能发电、地热发电、水电等清洁能源，远距离的传输到负荷中心。

图1清洁能源的电力流方向

图2美国超导输电管道规划图

2、解决输电走廊的选择问题

传统的架空线路需要占用很大的土地面积，输电走廊的征地问题也变得越来越复杂和困难。

超导输电管道能够在25英尺（7.6米）的宽度范围内传输数千兆瓦（数十亿瓦）的电力，并且它的路径不会对现有的交通状况产生任何影响，可以将其布置在现有的高速公路和铁路下。

图3超导输电管道与架空线路的比较

3、增加美观性：

传统的架空线路塔架都在100英尺（30米）高以上，不利于城市生活和自然环境的美化，超导输电管道则不会出现在人们的视线内。

同时，与在我们头顶跨过的架空线路不同，它们不会带来任何的电磁辐射问题。

图4超导输电管道的安装过程

图5超导输电管道部与已有的交通设施不冲突

4、增加输电安全性

冰雪灾害、飓风、龙卷风、恐怖袭击等对于传统的架空线路来说都存在着安全威胁，如图6所示。

由于超导输电管道都位于地下，所以它们不会受到这些问题的影响。

图6传统的架空线路容易遇到走廊路径选择困难和自然灾害的威胁

5、提高输电效率：

相比传统的输电方式，超导输电管道可以减小2~3倍的线路损耗，这就可以增加投资成本的回报率以及减少温室气体的排放。

相同体积下，超导输电管道传输能力是传统架空线路的150倍。

图7超导输电管道的传输效率远大于传统的架空线路

超导输电管道的结构如图8所示：

图8超导输电管道的结构

6、简化成本的分摊：

多家的发电公司在共享交流输电线路时，输电成本的分摊是十分困难的，而如果采用超导电力管道的直-交转换传输技术则会使得成本分摊变得简单。

7、投资成本具有竞争力：

对于数千公里、数十亿千瓦的功率传输，超导输电管道的成本大约相当于756kV的交流架空输电线路的成本。

8、小结

超导输电管道与架空线路的比较如表1所示。

近年来，美国的超导输电技术已初步进入实用化阶段。

表1超导输电管道与架空线路的比较

图9位于美国长岛的超导输电管道工程（2008年）

附录：

超导输电管道技术的常见问题（FAQ）

1、什么是超导体？

超导体是指那些在低温下拥有非常高导电率的材料（在传输直流电时电阻接近零），相比传统的铜、铝导体，它们拥有更大的电流传输能力。

美国超导体公司（AMSC）目前生产的超导电缆，其输电能力能够超过相同尺寸铜导线的150倍以上，这样的电缆能够在各种场合中得以应用，包括在超导输电管道中。

2、超导电缆技术目前的应用情况如何？

在过去的十几年中，超导电力电缆取得了快速的发展，目前已经应用到了美国部分的商用电力网络中，此外在全球范围内，如中国、日本和韩国等也已开始了相关技术的研究。

3、相比交流架空线路，5GW的超导输电管道成本如何？

对于远距离的电力输送，超导输电管道相比交流的架空线路有明显的技术经济优势，超导输电管道的传输效率更高，使用寿命更长。

4、相比超高压直流输电，5GW的超导输电管道成本如何？

超导输电管道的电缆及其它辅助设施的成本比直流架空线路要昂贵得多，然而，超导输电管道在其他方面更具有技术经济优势，如：

输电线路的成本分摊问题，征地的成本，许可权申请的成本，线路损耗成本，多终端的输配电的成本等。

5、每英里超导输电管道需要多少超导电缆？

一条5GW的超导输电管道需要将近20000米/英里（12422米/公里）的超导电缆。

6、超导输电管道相比传统的交流架空线路效率能提高多少？

超导输电管道在长距离输电上有更大的优势，相比传统的架空线路可以减少2-3倍的线路损耗，这样可以增加投资回报率，并减少温室气体的排放。

7、超导直流输电不是100%的效率吗？

为什么还会有功率损耗？

超导直流输电确实是拥有很高的输电效率，然而在交-直和直-交的功率转换过程中，会存在一定的功率损耗，此外低温冷却系统也需要消耗一部分的功率。

将这些全部考虑在内，一条1000英里的超导输电管道的线路损耗在传输功率的3%之内。

8、相比传统的直流输电，超导输电管道的输电能力有什么优势？

超导输电管道拥有更强大的传输能力，长距离输电（800-1000英里）的传输能力在5-10GW，而传统的直流输电功率（由于其额定电流的限制）一般都小于2GW，而且通常都应用于200英里内的短距离输电。

传统的地下直流电缆同样有很大的功率损耗，因为它们采用的是铜或铝导线。

9、相比传统的直流输电，超导输电管道有什么其他方面的优点？

鉴于其地理位置在地下，超导输电管道更易于布线，更加安全，并且不会影响周围环境的美观，相比传统的架空线路需要占用几百英尺的走廊宽度而言，超导输电管道只需要25英尺的占地宽度。

另外，与传统的高压直流线路不同，超导输电管道是一个点对点的网络，它能够接纳更多的分散电源点。

10、一条5GW的超导输电管道每英里的造价是多少？

对于一个1000英里，5GW传输容量的超导输电管道系统而言，每英里的造价大约在800-1300万美元。

（3378-5490万人民币/公里）

11、超导电缆的输电能力极限是5GW？

不是。

5GW这个量级是在可再生能源接入电力系统中常用到的一个指标。

比如BP公司计划在北达科塔州建立一个5GW的风电场，T.BoonePickens公司计划在德克萨斯州西部建立4GW的风电场，中国政府目前正在开展10GW（千万千瓦级）的风电场建设。

12、如何冷却电缆？

多长时间需要补充冷却液，它的成本如何？

目前世界上的超导冷却技术基本都是采用液氮冷却，氮气是一种常见的气体，占空气比例的79%，将其压缩成液态后，液氮具有很多的用途，比如麦当劳就用液氮来速冻汉堡包。

在超导电缆中，液氮在电缆中不断进行着循环以维持电缆低温，终端的冷却系统对液氮进行冷却，以补偿它在循环过程中吸收的热量。

所需要补充增加的液氮比例非常的少。

13、冷却站间的最大距离是多少？

冷却站间的最大距离大约是14英里（22.5公里）。

14、如果一个冷却站发生故障，超导电缆系统会发生什么情况？

超导电缆系统的设计都会配备有一套冗余的制冷系统，当一套制冷系统故障时，另一套辅助制冷系统将会开始工作。

15、超导输电管道是否可以与架空线路一起使用？

可以。

超导输电管道能够也将被用于与不同电压等级的交流架空线路结合使用，包括765kV的交流架空线路。

事实上，1000英里的超导输电管道将会通过一些“上坡”和“下坡”节点，在不同的位置与交流架空线路以及分布式电源相连。