В России оживились разработчики сильноточных сверхпроводниковых устройств
2006, Tом 3, выпуск 1
Тематика: Российские разработки
На фоне глобальных энергетических проблем в мире все большее значение приобретают сверхпроводниковые технологии, что отразилось в соответствующих интенсивных разработках за рубежом. В 2005 г. на этот факт обратили внимание и в России - Роснаука, РФФИ и ОАО «ФСК ЕЭС» открыли финансирование сверхпроводящих электроэнергети-ческих проектов.
Контракты Роснаук (http://www.fasi.gov.ru; http://www.goszakupki.ru )
В рамках конкурса Роснауки 2005 г.
- по приоритетному направлению "Индустрия наносистем и материалы" (I очередь) заключен контракт с РНЦ «Курчатовский институт» по теме «Разработка перспективных технологий получения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) - материалов второго поколения»; соисполнители РНЦ КИ – химический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, ФГУП ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, Институт физики металлов УрО РАН (Екатеринбург).
- по приоритетному направлению "Энергетика и энергосбережение" (II очередь) заключен контракт с ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ"), г. Санкт-Петербург по теме “Разработка электрооборудования с использованием технологии высокотемпературной сверхпроводимости”.
Подробная информация о разработках по контракту с РНЦ КИ представлена в 3-ем выпуске этого бюллетеня за 2005 г. (http://perst.isssph.kiae.ru). В контракт ЦНИИСЭТ в качестве соисполнителей включены академические и промышленные организации – ВНИИЭлектромаш, ИИТЭЭ, Институт теплофизики УрО РАН, МАИ и другие. Цель - разработать модельную автономную электроэнергетическую установку мощностью 50 кВт, включающую ВТСП устройства: синхронный генератор, трехфазный трансформатор, двигатель, токоограничитель, объединенные ВТСП кабелем. Двигатель управляется микропроцессорной системой через преобразователь. Планируется собрать все устройства на едином стенде и испытать их работу в связке.
Проекты РФФИ
В 2005 г. фонд РФФИ открыл новый конкурс в области знаний «Фундаментальные основы инженерных наук». Ниже в таблице - победители по направлению «Сверхпроводимость» раздела «Электротехника и техническая проводимость» (http://grant.rffi.ru ).
Научный руководитель ИСФТТ РНЦ «Курчатовский Институт», чл.-корр РАН Н.А.Черноплеков выступил с докладом «Современное состояние использования сверхпроводниковых технологий в электроэнергетике»на заседании секции НТС РАО «ЕЭС России» «Стратегия развития, надежность и безопасность в электроэнергетике» и на семинаре «Физико-технические проблемы ядерной энергетики» в Курчатовском институте.
Подробно проанализировав состояние разработок за рубежом, Н.А. охарактеризовал также российские разработки, выполняемые по инициативе ОАО «ФСК ЕЭС». Наиболее существенной здесь является Программа 02 «Сверхпроводниковые технологии в сетях ЕНЭС», утвержденная Советом директоров ОАО «ФСК ЕЭС».
Первый этап этой программы предусматривает проведение в период 2004-2007 гг. НИОКР по определению перспектив использования сверхпроводникового оборудования в сетях ЕНЭС, создание макетных, опытных, опытно-промышленных образцов: сверхпроводящего кабеля, токоограничителя, трансформатора, накопителя энергии, их испытание в эксплуатационных условиях. Этим же этапом предусматривается создание полигона для испытаний СП оборудования (п/с Белый Раст). Согласно программе стоимость первого этапа – 452 млн. руб.
Второй этап – проведение долгосрочных испытаний, создание и ввод в опытно-промышленную эксплуатацию сверхпроводящего кабеля и индуктивного накопителя (СПИНЭ), принятие окончательного решения об использовании сверхпроводникового оборудования в сетях ОАО «ФСК ЕЭС».
Результаты выполнения программы в 2004-2005 гг.
1. Проведено исследование состояния в мире и перспектив разработок ВТСП оборудования, пригодно-го для развития сетей ОАО «ФСК ЕЭС» (РНЦ «КИ» и ОАО ВНИИЭлектроэнергетики (ВНИИЭ); 09.2003 – 12.2003; стоимость 2262,6 тыс. руб.; разработаны рекомендации по критическим направлениям использования).
2. Проведен анализ возможностей и разработаны перспективные решения по накопителям мощно-стью 250 МВт и запасенной энергией 1 ГВт×ч (РНЦ «КИ» и ОАО ВНИИЭ; 04.2004 – 11.2004; стоимость 2700 тыс. руб.; разработаны рекомендации по выбору вариантов).
3. Разработаны технические предложения по созданию комплекса электроэнергетических устройств с использованием сверхпроводниковых технологий и оборудования на электродинамической модели (СПб Государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП); 04.2004 – 05.2004; стоимость 1300 тыс. руб.; проведена предэскизная проработка комплекса из сверхпроводниковых трансформатора, токоограничителя, кабеля, син-хронного компенсатора, индукционного и кинетического накопителей энергии).
4. Разработаны технические предложения по опытно-промышленному образцу индукционного накопителя, предназначенного для п/с «Плисецк» (ФГУП НИИ электрофизической аппаратуры (НИИЭФА); 04.2005 – 12.2005; стоимость 5000 тыс. руб.; предложен вариант СПИНЭ на 107-109 Дж для применения на реальном объекте ОФО «ФСК ЕЭС»).
5. Исследованы режимы работы и эффективность применения СПИНЭ на п/с «Плисецк» (ОАО ВНИИЭ; 02.2005 – 12.2005; стоимость 5900 тыс. руб.; проведен анализ процессов в энергосистеме при установке СПИНЭ).
6. Разработаны технические требования на сверхпроводниковый трансформатор - 1000 кВА/10 кВ (ОАО ВНИИЭ; 01.2005 – 05.2005; стоимость 1180 тыс. руб.)
7. Определены оптимальные схемы и алгоритмы управления вентильного преобразователя СПИНЭ для п/с «Плисецк» (ОАО ВНИИЭ; 02.2005 – 12.2005; стоимость 5900 тыс. руб.; технико-экономическое сравнение вариантов СПИНЭ).
8. Разработан и создан испытательный стенд и полно-масштабный по сечению отрезок жилы сверхпроводящего кабеля длиной до 5 м на ток 1-2 кА (ВНИИ кабельной промышленности (ВНИИКП); 04.2005 – 11.2005; стоимость 7000 тыс. руб.).
9. Разработаны и изготовлены высоковольтные токовводы на 20 кВ для сверхпроводящего кабеля (ВНИИКП; 04.2005 – 11.2006; стоимость 2000 тыс. руб.).
10. Разработаны технология, оборудование и оснастка для изготовления сверхпроводящего кабеля (ВНИИКП; 04.2005 – 11.2006; стоимость 4000 тыс. руб.).
11. Разработан и изготовлен сверхпроводящий кабель (30 м, 20 кВ, 1 – 2 кА) для испытания в сетях ОАО «ФСК ЕЭС» (ВНИИКП; 04.2005 – 11.2006; стоимость 7000 тыс. руб.).
Рассматриваются предложения в проект программы НИОКР на 2006–2008 гг., в том числе:
1. Исследование возможности использования СП оборудования в распределительных сетях глубоких вводов электроэнергии г. Москвы (ВНИИЭ; 06.2005 – 06.2006; стоимость 4500 тыс. руб.; технические предложения).
2. Разработка и изготовление однофазного СОТ на 10 кВ (ВНИИЭ; 01.2006 – 11.2006; стоимость 19500 тыс. руб.; СОТ на напряжение 10 кВ).
3.Комплекс работ по созданию СПСК на 20 кВ длиной 30 м (ВНИИКП; 04.2005 –11.2006; стоимость 38500 тыс. руб.; СПСК длиной 30 м на 20 кВ).
4. Разработка и изготовление СП трансформатора на 1000 кВт на напряжение 10 кВ (на конкурсной основе, 01.2006 – 06.2008; стоимость на 2006г. 19500 тыс. руб.; СП трансформатор на 1000 кВт и 10 кВ).
5. Создание электронной базы данных «СП технологии в электроэнергетике» (РНЦ «КИ»; ежегодно 700 тыс. руб.; текущая информация и фактографическая база данных).
6. Создание международного инновационно-технологического полигона СП технологий в сетях ЕНЭС в составе НТЦ ОАО «ФСК ЕЭС» на полигоне «Белый Раст» (ВНИИЭ; 01.2006 – 11.2008; стоимость на 2006 год - 50000 тыс. руб.; полигон СП технологий в сетях ЕНЭС).
Выставка «Электрические сети России».
C 29 ноября по 2 декабря 2005 г. ЗАО «Энервек-Экспо» при поддержке ОАО «ФСК ЕЭС» провело в Москве в выставочном павильоне № 69 на ВВЦ специализированную международную выставку «Элек-трические сети России» (
http://www.expoelectroseti.ru).
На стенде ФСК ЕЭС впервые в России были представлены российские сверхпроводниковые разработки в интересах электроэнергетики. Экспонаты представили РНЦ “Курчатовский институт”, ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, ВНИИКП, НИИ ИТЭЭ при ГУАП, ИВТ РАН, МАИ (перечень экспонатов представлен в предыдущем выпуске бюллетеня – 2005, 2, вып.5). Большинство разработок были представлены в виде стендов с фотографиями, небольших образцов про-водов и кабелей, макетов устройств. Из действующих устройств – только макет дороги с магнитным ВТСП подвесом (МАИ), да во дворе выставочного павильона - прикрытый прозрачной пленкой (от разразившегося снегопада) 5 МДж сверхпроводниковый индуктивный накопитель (ОИВТ РАН) – из-за большого веса его не решились разместить на 2 этаже павильона, где проходила выставка. Если сравнивать с выставкой, проходившей на EUCAS’2005, на которую American Superconductor и Sumitomo доставили из-за океанов бобины с 500 метровыми ВТСП проводами, то выставленные образцы представляются достаточно скромными. Но можно забыть об относительной скромности экспонатов, если вспомнить о соотношении зарубежных и отечественных объемов соответствующего финансирования, о которых многократно сообщал бюллетень в предыдущих выпусках. Более важно, что такой гигант, как ОАО «ФСК ЕЭС» обратил свой взор на сверхпроводимость. На пресс-конференции при открытии выставки заместитель Председателя Правления ОАО "ФСК ЕЭС" В.В. Дорофеев подчеркивал, что ФСК выбирает сверхпроводниковую технологию как основную для перспективного перевооружения электроэнергетики России (накопители, кабели, трансформаторы, электроподстанции).
Первые шаги к надежным и эффективным электросетям в России сделаны, важно продолжить движение, не снижая напряжения в сети исполнителей!