Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

ВТСП электроэнергетика в США

2013, Tом 10, выпуск 4
Тематика: ВТСП устройства

Доклад [1] представляет собой обобщение деятельности в области сверхпроводниковых технологий в США. В нём приводятся данные как по проектам в указанной области, так и по участвующим в их реализации компаниям.

Главным образом в докладе рассмотрены проекты по внедрению в силовые сети ВТСП проводов первого Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (BSCCO-2223) (1G) и второго RE1Ba2Cu3O7 (REBCO-123, где RE — редкоземельный элемент) (2G) поколений. Небольшая часть доклада относится к проводам на основе MgB2, которые рассматриваются в качестве материала для токоограничителей и обмоток генераторов.

В целом, высокая активность в области сверхпроводимости позволила Соединённым Штатам добиться значительных результатов. В США находятся два мировых лидера по производству ВТСП проводников второго поколения — American Superconductor (AMSC) и SuperPower. В электросети Лонг-Айленда с 2008 г. работает одна из наиболее мощных ВТСП-кабельных линий. Управлением военно-морских исследований ВМФ США в 2008 г. продемонстрирован самый крупный 36 МВт корабельный двигатель. Из текущих крупных проектов - установка токоограничивающего кабеля в сети Нью-Йорка и разработка токоограничивающего трансформатора на 5 МВт. Эти и другие проекты обобщены в табл. 1 .

Главные действующие лица в этих проектах — AMSC, Boeing, Emerson Electric, General Electric, SouthWire, Varian Power Systems и Waukesha Electric Systems. Относительно небольшие компании сосредоточены на конкретных задачах: Grid Logic, Hyper Tech Research, MetOx, Superconductor Technologies Inc. (STI) и 3G-HTS — на ВТСП и MgB2 проводах; Advanced Magnet Lab, BEW Engineering, Empirical Systems Aerospace и Tai-Yang — на сверхпроводниковых обмотках. Главные участники среди электросетевых компаний — American Electric Power, Con Edison, Long Island Power Authority (LIPA) и Southern California Edison. Также исследования ведутся в нескольких национальных лабораториях (Аргон, Брукхейвен, Лос-Аламос и Оук-Ридж) и во многих университетах, например, в Центре прикладной сверхпроводимости и Центре перспективных энергетических систем Университета Флориды и Техасском центре сверхпроводимости университета Хьюстона.

Тем не менее, несмотря на значительные усилия и поддержку правительства, до сих пор нет ни одного полностью коммерческого проекта. Но даже с учётом того, что цена на ВТСП провода всё ещё остаётся высокой, а криогенное оборудование - дорогим и сложным, электрические сети  могут извлечь коммерческую выгоду из преимуществ ВТСП оборудования. В городских условиях с плотной подземной инфраструктурой ВТСП кабели дают возможность проложить компактные и мощные подземные линии, позволяя существенно уменьшить полосу отчуждения и сэкономить пространство. Помимо непосредственно экономической причины, сдерживает развитие этого рынка и недоверие производителей к технологии, хотя действующие системы, такие как линии LIPA и Bixby, уже продемонстрировали свою эффективность и надежность. Подобные же соображения могут быть применены и в отношении двигателей и токоограничителей.

Проекты

Сводка текущих программ по сверхпроводимости в США представлена в табл. 1. Компании AMSC и SuperPower постоянно улучшают технологию производства ВТСП проводников, и продажи постоянно растут. Например, AMSC продолжает выпускать 2G ВТСП провода по договору 2010 г. c LS Cable (Корея) на 3 миллиона метров, что является самым крупным заказом в мире. Hyper Tech Research производит провода из MgB2 для проекта 12 кВ токоограничителя фирм Rolls Royce и Applied Superconductivity Ltd (Великобритания). Исследовательские и производственные работы ведутся также в Grid Logic (MgB2), MetOx (2G HTS), STI (2G HTS) и 3G-HTS (круглый провод с YBCO). Хотя эти компании далеко позади AMSC и SuperPower в плане создания рентабельного производства 2G ВТСП проводов, они заявляют о преимуществе их технологических решений в дальнейшей перспективе.

Таблица 1. Прикладные проекты по сверхпроводимости в США

Спонсор проекта

Название изделия

Цели

Состояние

Участники

Финансирование, сроки

DOE OE

Кабели,

проект LIPA

138кВ/2,4кА, 600м, 3-фазная кабельная система. Фаза I-три отдельных 1G ВТСП кабеля. Фаза II - замена одного 1G кабеля на 2G ВТСП кабель

В сети с 2008 г., фаза II завершена в 2012 г.

AMSC, Nexans, Air Liquide,

LIPA

М 2003-2011; ,2М 2012

DHS

Кабели,

проект Hydra

13,8кВ/4кА, 170м, 3-фазный коаксиальный токоограничивающий кабель для электросети Нью-Йорка

Завершены испытания

25 м кабеля, полноразмерный кабель в производстве

AMSC,

Con Edison, Air Liquide, Ultera, Altran,

ORNL

М

2007-2014

Tres Amigas LLC

Кабель постоянного тока

Проект Tres Amigas

Передача энергии между 3 энергосистемами в США; первая фаза не сверхпроводниковая

Привлечение средств

Tres Amigas LLC

Не сообщается

DOD ONR

Кабель постоянного

тока

Изучение охлаждаемого газообразным гелием сверхпроводящего кабеля постоянного тока для ВМФ; демонстрация 1 кВ 30 м кабеля

Реализация

CAPS,

Southwire, NSWC

М

2007-2013

DOE

Smart Grid

Трансформаторы

28 МВт, 3-фазный (69 кВ/12,47кВ) ВТСП 2G токоограничивающий трансформатор, испытания с конца 2013 г.

Разработка

Waukesha, SuperPower, SCE, ORNL,

TCSUH

,5М

(,7М DOE) 2010 - 2015

DOE

EERE

Ветряные генераторы

Испытание отдельных компонентов полностью сверхпроводникового ветрогенератора, создание макетного образца, проект ветрогенератора на 10 МВт на основе. MgB2

Изучение

вопроса

AML,

Emerson Electric, Argonne, Creare, BEW Engineering

Фаза I - ,7М

Фаза II - ,5М

2012-2014

NASA

Электродвигатели

Макетный образец авиационной сверхпроводниковой электрической машины: бортового электрогенератора/ тягового электродвигателя

Запущен

AML,

Boeing, Empirical

Systems Aerospace

,9М

2011-2014

DOE ARPA-E

Сверхпроводниковые индуктивные накопители

ВТСП индуктивный накопитель энергии со сверхвысокой магнитной индукцией, демонстрация технологии в первой фазе

Доставлены провода, начаты испытания катушки

ABB,

Brookhaven National Lab, SuperPower

,2М

2010-2013

DOE ARPA-E

Кинетические накопители энергии

Демонстрация кинетического накопителя энергии со сверхпроводниковыми опорными подшипниками

Завершён дизайн, сборка с июня 2012

Boeing Research & Technology

,3М

2010-2013

Возможно, наиболее значимым проектом в области практического применения сверхпроводимости является проект Hydra компаний AMSC и Con Edison по установке токоограничивающего кабеля переменного тока между двумя 13,8 кВ подстан-циями в Нью-Йорке. Проект поддерживается Министерством национальной безопасности США с целью повышения энергобезопасности особо важных объектов, таких как Нью-Йоркский финансовый район. Кабель производится компанией Ultera, криогенное оборудование — компанией Air Liquide.

Два других проекта с кабелями постоянного тока: проект ВМФ США, осуществляемый Центром перспективных энергетических систем, по изучению и созданию прототипа кабеля постоянного тока для бортовой электросети кораблей, и коммерческий проект Tres Amigas по связыванию трёх основных электросетей США (на начальной стадии с помощью традиционной технологии, в дальнейшем с помощью ВТСП).

Другой крупный проект — токоограничивающий сверхпроводниковый трансформатор, реализуемый Waukesha Electric Systems совместно с SuperPower и Southern California Edison (SCE). Создаваемая 28 МВт система характеризуется компактностью, возможностью ограничения тока и большей пожарной безопасностью из-за отсутствия масла. Тестирование будет проводиться в сети SCE. Сверхпроводящий токоограничитель резистивного типа разрабатывается также в рамках внутренней программы Varian Power Systems.

Созданием ветряных генераторов при поддержке Агентства по эффективному использованию энергии и возобновляемым источникам энергии Департамента энергетики США занимается Advanced Magnet Lab (AML). Однако в США на данный момент нет программы по использованию технологии, представленной вышеуказанным 36 МВт корабельным двигателем, в высокомощных ветряных генераторах.

Компания Asea Brown Boveri Ltd. (ABB) совместно с Брукхейвенской национальной лабораторией и SuperPower при поддержке ARPA-E разрабатывает сверхпроводниковый магнитный накопитель энергии (СПИН). Его задача - накопление и хранение энергии, вырабатываемой солнечными ветряными электростанциями. На данном этапе проект находится на стадии проектирования и изготовления макетных ВТСП обмоток. СПИН часто упоминаются в качестве аварийных источников питания для поддержания работоспособности важного оборудования. Более 10 лет назад AMSC выпустила девять таких накопителей на основе низко-температурных проводников, НТСП. Они стали первыми коммерческими сверхпроводниковыми продуктами для электросетей. Но, в конечном счёте, AMSC отказалась от их производства в пользу более дешёвых электронных аналогов. Существует также проект создания кинетического накопителя энергии со сверхпроводниковыми опорами, реализуемый в Boeing при поддержке ARPA-E.

1. A.P.Malozemoff/ US Activity in Superconductor Technology for Power Grid// ISTEC, Superconductivity WEB 21, Spring 2013.

DOE ( Department of Energy) - Министерство энергетики США 

DHSDepartment of Homeland Security – Министерство национальной безопасности США

Tres Amigas LLC – ООО «Три подружки»

DOD ONR (Department of Defence The Office of Naval Research) – Министерство обороны США, Отдел НИР ВМС

NASA (National Aeronautics and Space Administration) - Национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства США

В.В.Стоякин

Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.