一种光伏电站超导传输系统的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能光伏电站应用，具体涉及一种太阳能光伏电站的超导传输系统。

背景技术：

随着能源供应的受限，太阳能作为可持续利用能源受到了越来越多的重视，大型地面电站数量急剧增加，将电能输送给各大城市。而光伏电站因地理位置较偏僻等原因，电能的供给需经过长距离运输，与之而来的是传输过程中的大量电能损耗；同时光伏发电存在因对太阳光依赖性而产生的发电量剧烈波动现象，现阶段采用的铅蓄电池或锂离子电池因为能量转换效率低、反应迟缓等问题，无法解决光伏电站发电量的稳定、及时、高效传输。作为新能源的代表，解决发电量波动大、能量浪费问题成为光伏新能源性能提升为数不多的问题点之一。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种太阳能光伏电站的超导传输系统。该系统可以解决光伏电站对外传输电量波动大、能量损耗多的问题。

本实用新型的一种太阳能光伏电站的超导传输系统技术方案为，包括太阳能发电系统、超导储能设备、超导变压器、高温超导电缆及循环制冷设备，其中超导储能设备包括发电端超导储能设备和用电端超导储能设备，超导变压器包括升压超导变压器和入户超导变压器；

太阳能发电系统分别与发电端超导储能设备和升压超导变压器连接，升压超导变压器经过高温超导电缆分别与用电端超导储能设备和入户超导变压器连接，入户超导变压器连接入户电缆；

超导储能设备、超导变压器、高温超导电缆分别与循环制冷设备连接。

其中，太阳能发电系统由大型地面电站组建，太阳能发电系统包括依次电连接的光伏阵列、逆变器和控制器，光伏阵列由排列成阵列的太阳能电池板组成，太阳能电池板发电后先经由逆变器，再经由控制器直接接入超导储能系统，由储能系统进行定频、定流传输。

超导储能设备由发电端储能设备与用电端储能设备组成，设备分别由超导线圈、保温装置、交流装置和测控系统组成。保温装置包覆在超导线圈和交流装置外，并连接外部循环制冷设备，测控系统独立对系统性能进行表征。对发电端超导储能设备，当控制器将电量存储时，将电量导入由液氦包围的超导线圈，使电能变为电磁能，实现电量的长时间及少损耗存储；保温装置负责维持超导体工作温度区间；测控系统则可实现对储能量、温度等指标的实时监测；而利用超导储能装置的大存储量、变流迅速等优点，可实现储能设备间接、稳定的对电网进行电量供应。

用电端超导储能系统，将在经由超导电缆输运后的电量进行整流、降噪，依照用户所需调节供电量，同时在发电端和用电端分别设置超导储能设备，可对电量传输进行温控及反馈，使得发电端和用电端的储能设备保障高温超导电缆上的电流一致，充分利用超导电缆，让其一直处于满负荷状态。超导传输两端的储能设备对于发电与用电的矛盾进行调节。

超导变压器由低温材料、铁芯、低压超导线圈与高压超导线圈组成，低压超导线圈、高压超导线圈由低温材料包覆，低温材料内部连接循环制冷设备；升压超导变压器的低压超导线圈与太阳能发电系统或发电端超导储能设备电连接，升压超导变压器的高压超导线圈与高温超导电缆电连接，将电压经由液氮包围的低压超导线圈转换到高压超导线圈进行升压，保温材料则保证超导线圈处于液氮工作温区以下；入户超导变压器的高压超导线圈与用电端超导储能设备或入户电缆电连接，入户超导变压器的高压超导线圈与高温超导电缆电连接，将电压经由液氮包围的高压超导线圈转换到低压超导线圈进行降压。

高温超导电缆包括超导带材、低温材料层与线缆外包皮层组成，超导带材由低温材料层包覆，再由线缆皮层包覆；低温材料层连接循环制冷设备。电流由超导带材进行传输，低温材料层将超导带材及液氮进行包覆，使带材长时间处于超导态，线缆外包皮层负责将整体进行包覆，使其不易损伤，整体电流将处于无阻状态传输。

循环制冷设备为液氮循环制冷设备。循环制冷设备由真空腔体、温度传感器、制冷机等组成，制冷系统为本实用新型系统内超导体提供液氮以下温区，是各类物质处于超导态。

本实用新型的有益效果为：本实用新型将太阳能光伏电站发电量因阳光受限造成的波动量大、传输损耗多等特性与超导储能设备储能量大、可变流调控稳定电量输出的优点；太阳能光伏电站需远距离输电的特性与超导变压器、超导电缆无损传输的优点；进行了良好的结合，实现了光伏电站发电量的高效利用。在发电端和用电端分别设置超导储能设备，使得发电端和用电端的储能设备保障高温超导电缆上的电流一致，充分利用超导电缆，让其一直处于满负荷状态，超导传输两端的储能设备对于发电与用电的矛盾进行调节。本实用新型为光伏电站的电量高效率输出做出解决方案。

附图说明

图1所示为本实用新型结构示意图；

图2所示为超导储能设备结构示意图。

其中，1-光伏阵列，2-逆变器，3-控制器，4-发电端超导储能装置，5-升压超导变压器，6-循环制冷装置，7-高温超导电缆，8-入户超导变压器，9-用电端超导储能设备，10-保温装置，11-超导线圈，12-交流装置，13-测控系统。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实用新型的一种太阳能光伏电站的超导传输系统，包括太阳能发电系统、超导储能设备、超导变压器、高温超导电缆7及循环制冷设备6，其中超导储能设备包括发电端超导储能设备4和用电端超导储能设备9，超导变压器包括升压超导变压器5和入户超导变压器8；

太阳能发电系统分别与发电端超导储能设备4和升压超导变压器5连接，升压超导变压器5经过高温超导电缆7与入户超导变压器8连接，入户超导变压器8分别连接入户电缆和用电端超导储能设备9；

超导储能设备、超导变压器、高温超导电缆7分别与循环制冷设备6连接。

其中，太阳能发电系统由大型地面电站组建，太阳能发电系统包括依次电连接的光伏阵列1、逆变器2和控制器3，光伏阵列1由排列成阵列的太阳能电池板组成，太阳能电池板负责电量收集，将光能转换为直流电源，逆变器2通过桥式电路，将直流电源转换为交流电源，控制器3负责依据太阳能发电系统发电量,将电量存入发电端超导储能设备4；从发电端超导储能设备5依据用电端超导储能设备需求，通过超导电缆将电量放送至电网。

超导储能设备由超导线圈11、保温装置10、交流装置12和测控系统13组成，保温装置10包覆在超导线圈11和交流装置12外，并连接外部循环制冷设备6，测控系统13独立对系统性能进行表征。当控制器3将电量存储时，将电量导入由液氦包围的超导线圈11，使电能变为电磁能，使整体转换效率高于90%，实现电量的稳定及少损存储；保温装置10负责维持超导体工作温度区间；测控系统13则可实现对储能量、温度等指标的实时监测；而当超导储能设备放出电量时，存储的电磁能可以保证超导储能设备能迅速以大功率形式像电网传输电量。

在发电端和用电端分别设置超导储能设备，使得发电端和用电端的储能设备保障超导电缆上的电流一致，充分利用超导电缆，让其一直处于满负荷状态。用电端超导储能系统依据用户用电量进行变流调节供给，因超导储能设备的迅捷性，可于毫秒时间内满足用户对电量的不同需求，同时利用储能系统大存储量的特性，通过超导电缆，定量从发电端超导储能系统获得稳定电量。这样既避免用户需求造成的供给不足、调节缓慢等问题，亦可解决光伏电站白天集中供电，夜间无法供电的供给波动，同时避免了用铅蓄电池存储带来的能量损耗。

通过超导传输两端的储能设备对于发电与用电的矛盾进行了合理调节。

超导变压器由低温材料、铁芯、低压超导线圈与高压超导线圈组成，低压超导线圈、高压超导线圈、铁芯由低温材料包覆，低温材料内部连接循环制冷设备6；升压超导变压器5的低压超导线圈与太阳能发电系统或发电端超导储能设备4电连接，升压超导变压器5的高压超导线圈与高温超导电缆7电连接，将电压经由液氮包围的低压超导线圈转换到高压超导线圈进行升压，保温材料则保证超导线圈处于液氮工作温区以下；入户超导变压器8的高压超导线圈与用电端超导储能设备9或入户电缆电连接，入户超导变压器8的高压超导线圈与高温超导电缆7电连接，将电压经由液氮包围的高压超导线圈转换到低压超导线圈进行降压。

高温超导电缆7包括超导带材、低温材料层与线缆外包皮层组成，超导带材由低温材料层包覆，再由线缆皮层包覆；低温材料层连接循环制冷设备6。电流由超导带材进行传输，低温材料层将超导带材及液氮进行包覆，使带材长时间处于超导态，线缆外包皮层负责将整体进行包覆，使其不易损伤，整体电流将处于无阻状态传输。

循环制冷设备6为液氮循环制冷设备。循环制冷设备6由真空腔体、温度传感器、制冷机等组成，制冷系统为本实用新型系统内超导体提供液氮以下温区，是各类物质处于超导态。

通过本实用新型的超导传输系统，可实现对电站电量的充分利用，减少传输及储存损耗。