超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)

前言

　　超導(dǎo)技術(shù)是具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)。美國、日本等國家均把超導(dǎo)技術(shù)列為未來國家間技術(shù)競爭的關(guān)鍵技術(shù)之一。雖然目前超導(dǎo)電力技術(shù)尚未達(dá)到廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的程度，但是，隨著超導(dǎo)技術(shù)和低溫技術(shù)的發(fā)展以及電力需求的不斷增大，超導(dǎo)技術(shù)終將逐步進(jìn)入電力系統(tǒng)。美國在其未來電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃“GRID2030計(jì)劃”中，就將超導(dǎo)技術(shù)列為其中的一項(xiàng)骨干技術(shù)。在美國新任總統(tǒng)奧巴馬的能源新政中，再次明確將超導(dǎo)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)作為未來美國電網(wǎng)的發(fā)展方向。美國、日本、韓國以及歐盟均設(shè)置了相應(yīng)的超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展項(xiàng)目，成功研制了包括超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)輸電電纜、超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)等在內(nèi)的多種超導(dǎo)電力裝置?！　≡诟鞣N超導(dǎo)電力裝置中，SMES以其高儲(chǔ)能密度、高儲(chǔ)能效率、快速的四象限功率調(diào)節(jié)能力而具有獨(dú)特的魅力。由于SMES具有利用常規(guī)技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)性能，在提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，改善供電品質(zhì)，提高供電可靠性，以及新能源發(fā)電中可以發(fā)揮重要的作用?！　∪A中科技大學(xué)于1999年在全國高校中率先成立了超導(dǎo)電力研究中心。該書作者及其所在的團(tuán)隊(duì)以提高電力安全為基本目標(biāo)，在國家863計(jì)劃、973計(jì)劃的支持下，對(duì)SMES進(jìn)行了探索性的實(shí)驗(yàn)研究，成功研制出我國第一套直接冷卻高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了將其用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究，取得可喜的成果。在此基礎(chǔ)上，該書作者還提出了幾種新的SMES應(yīng)用途徑，為超導(dǎo)電力技術(shù)在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)?！　　冻瑢?dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)（SMES）及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》一書是華中科技大學(xué)超導(dǎo)電力研究中心成立后出版的第一部超導(dǎo)電力專著，該書的主要內(nèi)容就是這些探索性研究成果的總結(jié)，是一部理論性和實(shí)用性都很強(qiáng)的學(xué)術(shù)專著。雖然該書的內(nèi)容只是超導(dǎo)電力技術(shù)的一小部分，也不能說該書已經(jīng)全面解決了SMES的所有關(guān)鍵問題，但是在關(guān)于SMES的基本理論與應(yīng)用方面仍然具有相當(dāng)高的學(xué)術(shù)參考價(jià)值。

內(nèi)容概要

超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，涉及到電工電力、交通、通信等眾多領(lǐng)域。就超導(dǎo)電力技術(shù)而言，雖然她還是一個(gè)前瞻性的技術(shù)，但她是一個(gè)具有戰(zhàn)略性意義的高新技術(shù)。     本書的內(nèi)容主要是作者及其所在的團(tuán)隊(duì)在超導(dǎo)技術(shù)上所做的研究工作的總結(jié)，并就超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略提出了一些自己的看法。書中也廣泛綜合了國內(nèi)外的研究資料。全書共分8章，內(nèi)容包括：緒論、超導(dǎo)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)、SMES用變流器及其控制策略研究、SMES提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、SMES改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量、SMES在電力系統(tǒng)的新應(yīng)用模式研究、35KJ／7.5KW直接冷卻高溫超導(dǎo)SMES、SMES的發(fā)展戰(zhàn)略研究等。     期望本書能對(duì)超導(dǎo)技術(shù)工作者、電氣工程學(xué)科的學(xué)生以及電力相關(guān)的管理人員、技術(shù)人員理解SMES有所裨益，對(duì)促進(jìn)我國超導(dǎo)電力技術(shù)的進(jìn)步起到拋磚引玉的效果。

書籍目錄

序前言第1章　緒論  1.1  電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的重大課題  1.2　超導(dǎo)電力技術(shù)    1.2.1　超導(dǎo)電機(jī)    1.2.2　超導(dǎo)電纜    1.2.3　超導(dǎo)變壓器    1.2.4　超導(dǎo)限流器    1.2.5　超導(dǎo)磁儲(chǔ)能  1.3　超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)（SMES）的構(gòu)成及其工作原理  1.4　SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用途徑  1.5　本書內(nèi)容概述  參考文獻(xiàn)第2章　超導(dǎo)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)　2.1　超導(dǎo)基礎(chǔ)知識(shí)    2.1.1　超導(dǎo)體的分類及發(fā)展歷程    2.1.2　超導(dǎo)體的基本特性    2.1.3　超導(dǎo)體的三個(gè)臨界值    2.1.4　第Ⅰ類超導(dǎo)體和第Ⅱ類超導(dǎo)體    2.1.5　超導(dǎo)體內(nèi)的磁通運(yùn)動(dòng)  2.2　超導(dǎo)導(dǎo)線    2.2.1　超導(dǎo)導(dǎo)線的基本形式    2.2.2　低溫超導(dǎo)導(dǎo)線    2.2.3  高溫超導(dǎo)導(dǎo)線  2.3　超導(dǎo)磁體    2.3.1　超導(dǎo)磁體的種類  　2.3.2　超導(dǎo)磁體的電磁特性　  2.3.3　超導(dǎo)磁體的應(yīng)用領(lǐng)域　  2.3.4　超導(dǎo)磁體的電磁設(shè)計(jì)要點(diǎn)　  2.3.5　超導(dǎo)磁體的失超保護(hù)　2.4　低溫技術(shù)  　2.4.1　低溫液體　  2.4.2　制冷機(jī)　  2.4.3　低溫容器　  2.4.4　真空技術(shù)　  2.4.5　超導(dǎo)磁體的低溫系統(tǒng)　2.5　超導(dǎo)裝置的電流引線　  2.5.1  電流引線的分類　  2.5.2  電流引線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)　  2.5.3  電流引線的發(fā)展現(xiàn)狀及水平　參考文獻(xiàn)第3章　SMES用變流器及其控制策略研究　3.1 SMES用變流器的基本原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    3.1.1  SMES用電流源型變流器的基本原理    3.1.2　SMES用電流源型變流器大容量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    3.1.3  SMES用電壓源型變流器的基本原理    3.1.4　SMES用電壓源型變流器大容量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    3.1.5　SMES用電流型變流器與電壓型變流器的比較　3.2　離散化狀態(tài)反饋解耦控制策略  　3.2.1  離散化狀態(tài)反饋解耦控制　  3.2.2  離散化狀態(tài)反饋解耦控制的數(shù)字實(shí)現(xiàn)　3.3　SMES用電流源型變流器的控制    3.3.1  電流源型變流器的數(shù)學(xué)模型    3.3.2  電流源型變流器的控制器設(shè)計(jì)    3.3.3　仿真分析　3.4　SMES用電壓源型變流器的控制    3.4.1  電壓源型變流器的數(shù)學(xué)模型    3.4.2　斬波器的數(shù)學(xué)模型    3.4.3  電壓源型變流器控制器設(shè)計(jì)    3.4.4　仿真分析　參考文獻(xiàn)第4章　SMES提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 第5章　SMES改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量 第6章　SMES在電力系統(tǒng)的新應(yīng)用模式研究 第7章　35kJ／7.5kW直接冷卻高溫超導(dǎo)SMES 第8章　SMES的發(fā)展戰(zhàn)略研究 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得我國的電力系統(tǒng)已成為世界上最龐大最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。電力安全已經(jīng)成為國家安全的一個(gè)重要方面。同時(shí)，信息化、精密制造以及生產(chǎn)生活對(duì)電力的依賴程度已經(jīng)對(duì)電力供給的可靠性和供電品質(zhì)提出了更高的要求。石油、煤炭等能源資源將不能滿足未來電力供給的需求，開發(fā)新能源，特別是可再生能源已成為一項(xiàng)保證國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性國策。作為一種具備快速功率響應(yīng)能力的電能存儲(chǔ)技術(shù)，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(Superconducting Magnetic Energy Storage，SMES)可以在提高電力安全、改善供電品質(zhì)、增強(qiáng)新能源發(fā)電的可控性中發(fā)揮重要作用。本章從分析電力系統(tǒng)面臨的重大課題人手，介紹SMES在未來電力系統(tǒng)中的基本需求，以及SMES的工作原理和主要部件的功能作用。　　1.1　電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的重大課題　　電力工業(yè)是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電氣化是現(xiàn)代文明的標(biāo)志。在現(xiàn)代工業(yè)化、信息化的社會(huì)，無論是在社會(huì)生產(chǎn)對(duì)電力供給的依賴性上，還是在人們Et常生活對(duì)電力供給的期待值上，現(xiàn)代社會(huì)從電力供給容量和質(zhì)量兩個(gè)方面都對(duì)電力系統(tǒng)提出了更高的要求?！　‰S著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力需求越來越大，隨之而來的是電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的增加。為實(shí)現(xiàn)“保證電力安全”、“節(jié)能減排”、“節(jié)約資源”、“提高供電品質(zhì)”、“保護(hù)環(huán)境”等重大目標(biāo)，“西電東送”、“南北互供”、“全國聯(lián)網(wǎng)”、“可再生能源發(fā)電”等戰(zhàn)略性發(fā)展方針將使我國電網(wǎng)成為世界上最龐大、最復(fù)雜的電網(wǎng)。然而，充分的、高品質(zhì)的、可靠的電力供給已經(jīng)開始受到若干負(fù)面因素的制約，電力系統(tǒng)已經(jīng)面臨和必將面對(duì)許多重大技術(shù)課題。

圖書封面

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