高温超导电缆与输电

• 前言

• 第1章智能电网和能源互联网与超导输电技术

• 第2章超导电缆的基本结构与原理

• 第3章超导电缆的装置技术与工程示范

• 第4章超导电缆特性的理论模型与损耗分析

• 第5章超导电缆系统的运行仿真分析基础原理

• 第6章超导电缆与液氢复合能源传输

• 第7章超导电缆与液化天然气的复合能源传输

• 第8章超导输电－限流－储能的复合应用

本书系统完整地介绍了利用高温超导体构建电力传输电缆的原理、技术及其应用，包括各种高温超导电缆的结构、原理、装置和系统，以及高温超导电缆未来的各种系统应用。读者通过本书可以全面了解高温超导电缆及其能源传输新技术，主要包括高温超导电缆的工作原理、设计模式、实用结构及其电力系统应用特性的核心理论和技术；深入理解高温超导电力应用的基础原理与相关实际技术，以及了解构建未来高温超导智能电网及能源互联网的新概念。

高温超导电缆适用于大容量高负荷密度的输电，一般认为CD绝缘高温超导电缆导体电流可以达到10kA或以上。与常规电缆相比较，CD高温超导电缆在相同传输容量条件下，具有电缆尺寸较小和传输电流大、输电容量大的优势，可以取代常规电缆，如充油电缆、交联聚乙烯(XLPE)绝缘电用于城市地下输电网，解决城域市地下电走廊拥挤无法敷设电缆线路的困难;或者利用现有地下电缆排管设施，用高温超导电缆取代现有常规电缆增加传输容量。这类高温超导电缆额定电压为35～10kV，传输电流至2kA或以上，传输容量至400MWA左右。高温超导电缆另一重要应用场合是采用高温超导电缆将特大传输容量(容量可达1000MAA以上)电力传输进入城市负荷中心。如果采用常规电缆将100MVA以上负荷传输进入城市负荷中心，必须采用额定电压500kV电缆，如500 KV XLPE电缆，并在中心城区或靠近区域建设500kV变电站，但变电站选址十分困难;若采用大长度500 KV XLPE电缆系统，所必需的高可靠性的500 KV XLPE连援接头仅有日本可以提供产品，内无法近期开发。采用特大传输容量的高温超导电缆，额定电压只需11kV，就可传输容量1000MW，CD绝缘的高温超导电缆将是常规500kV电缆最有竟争力的替代方案 。

高温超导电缆是采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流的一种电力设施，具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效率、大容量输电。高温超导电缆将首先应用于短距离传输电力的场合（如发电机到变压器、变电中心到变电站、地下变电站到城市电网端口）及电镀厂、发电厂和变电站等短距离传输大电流的场合，以及大型或超大型城市电力传输的场合。

高温超导电缆的传输损耗仅为传输功率的0.5%，比常规电缆5-8%的损耗要低得多。在重量、尺寸相同的情况下，与常规电力电缆相比，高温超导电缆的容量可提高3-5倍、损耗下降60%，可以明显地节约占地面积和空间，节省宝贵的土地资源。用高温超导电缆改装现有地下电缆系统，不但能将传输容量提高3倍以上，而且能将总费用降低20%。利用高温超导电缆还可以改变传统输电方式，采用低电压大电流传输电能。因此，高温超导电缆可以大大降低电力系统的损耗，提高电力系统的总效率，具有可观的经济效益。

电线电缆行业统计资料表明，我国10千伏及以上交联聚乙烯绝缘电力电缆的年需求量约为10万公里，假如其总量的5%被高温超导电缆所取代，则高温超导电缆在我国每年的需求总量将会达到5000公里。

据预测，到2020年超导应用的全球市场将达到2440亿美元（约为15164亿人民币），高温超导电缆约占5%的份额。全世界现有总长约13万公里的地下电缆将可能被高温超导电力电缆陆续取代。因此，高温超导电缆的市场前景非常广阔。