一种用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体的制作方法

1.本发明涉及超导电工技术领域，属于超导储能磁体应用，这是一种用于电网补偿功率波动的新型高温超导储能磁体。


背景技术：

2.随着超导技术的发展，特别是高温超导技术的不断进步，新型的超导储能技术在世界范围已取得飞速进步。各种先进的超导储能装置都已经陆续研发，并成功应用于解决电力系统电压跌落、电压中断、低频振荡等各种电能质量问题。与其他储能方式相比，超导磁储能具有以下优点：1）超导电感无需经过其他能量转换方式如电能—化学能或电能—机械能之间的能量转换，充能或者能量释放响应时间很短暂，可以达到毫秒级别;2）用于储能的超导电感电流密度比铜高两个数量级，电流密度大，能够达到很高的储能密度，节约了装置的空间，具有很大的瞬间电能释放比率;3）用于储能的超导线圈在超导状态下电阻为零，不产生焦耳热，可长时间低损耗的储存能量，储能效率高达95%;4）直接冷却方式的超导储能除了真空和制冷系统以外，没有磨损部分，提高了超导储能设备的使用寿命;5）超导储能装置体积小，占用面积小，安装和维护简单，且无污染，有利于环保。
3.传统的高温超导储能磁体分为单螺线管型、双螺线管型以及环形。大多数都是用超导带材绕制而成，制作简单，但运行电流不高，若需求的储能量较大，磁体的电感会很大，这样不但增加了带材量，而且冷却会十分困难。


技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的问题，本发明提出了一种用于电网补偿功率波动的高载流密度的高温超导储能磁体，它是由准各向同性线(q-is)绕成的单螺线管型磁体，由于准各向同性线(q-is)是由80根第二代高温超导带材堆叠成的循环对称结构的导体，因此制作困难，为了解决这一问题，我们采用短螺线管结构，使多个短螺线管串联在一起以达到和直接缠绕成磁体相同的效果。
5.这一发明的益处在于：1、这种磁体载流密度高，在一定储能量的情况下，电感小，体积小，可以在极短的时间内并入电网2、这种磁体的运行电流大，储能量高，可以更长时间地补偿电网功率波动。
6.3、这种磁体是由准各向同性线(q-is)绕制而成，准各向同性线(q-is)除了超导部分，外面还有铝填料和铜护套，因此磁体的机械性能更好。
7.4、准各向同性线(q-is)中的超导部分采用循环对称结构，热稳定性更好。
8.附图说明
9.图1为用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体的结构简图；图2为绕制高温超导储能磁体的准各向同性线(q-is)的结构图。
10.具体实施方式
11.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图中绘制的比例并非实际比例，相关设计人员可根据实际情况自行设计尺寸。
12.图1为用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体的结构简图，1、铜骨架2、固定装置3、准各向同性线(q-is)，在这里。必须指出的是，磁体与电网的连接线路比较复杂，结构图中没有体现出来。运行原理如下：高温超导储能磁体运行时需要放置在低温杜瓦里冷却至20k。在20k的运行环境下，磁体的运行电流较大，电感很小，因此可快速接入电网，当电网出现功率波动或者需要短时功率补偿时，磁体迅速接入以维持电网正常的功率水平。
13.图2为绕制高温超导储能磁体的准各向同性线(q-is)的结构图，1、铜护套2、第二代高温超导带材3、绝缘层4、铝填充，图中我们可以看到，准各向同性线(q-is)采用的是循环对称结构，并且在外面加了一层铝填充和铜护套，研究发现，增加铝填充和铜护套之后，超导股线的热稳定性更好，除此之外，由于加了铝填充和铜护套，超导股线的机械性能更好。绝缘层一般选用环氧树脂材料。


技术特征：
1.一种用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体，特征在于，采用准各向同性线(q-is)缠绕。2.根据权利要求1所述的用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体，其特征在于，该磁体由铜骨架、准各向同性线(q-is)、绝缘层、固定装置等组成。3.根据权利要求1所述的用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体，其特征在于，构成磁体的准各向同性线(q-is)由超导带材、铝填充、铜护套组成。4.根据权利要求3所述的各向同性线(q-is)，其特征在于，超导部分由80根超导带材构成，20根一组，结构为循环对称结构。5.根据权利要求1所述的用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体，其特征在于，与传统的用高温超导带材缠绕成磁体相比，该磁体的载流密度高几倍甚至十几倍，热稳定性高，机械性能好。

技术总结
本发明公开了一种用于电网补偿功率波动的高温超导储能磁体，采用准各向同性线(Q-IS)缠绕。该磁体由铜骨架、准各向同性线(Q-IS)、固定装置等组成。准各向同性线(Q-IS)由超导带材、铝填料、铜护套组成，与传统的用高温超导带材缠绕成磁体相比，该磁体具有高载流密度，热稳定性高，机械性能好等优点，当系统功率波动时可以快速并入电网，起到短时补偿电网功率的作用。作用。作用。


技术研发人员：高煜博 王银顺 赵梓琨 张馨丹 李继春 夏芳敏
受保护的技术使用者：富通集团（天津）超导技术应用有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/8/5