GE成功試驗下一代發電高溫超導技術，獲得重大突破
http://m.sharifulalam.com 2013-04-09 10:51 來源：GE_EnergyMgmt
• 在英格蘭拉格比測試的“Hydrogenie™”緊湊發電技術已在50 Kelvin投入運行
• 與傳統機器相比，GE的超導技術研究提高了效率，減小了尺寸、質量和重量
• 對利用替代能源進行的能量生成有重大影響
法國巴黎 – 2013年4月8日 – GE Power Conversion業務部門（NYSE：GE）在測試可行發電方法上邁出了重要一步，即：利用在比較高的溫度下運行的超導體，來輸送可再生資源生成的大量電能。
公司成功完成了Hydrogenie試驗，利用突破性的技術，使發電機能夠在一個較小的空間內高效發電。Hydrogenie利用超導體替代電機的銅轉子導條，能夠在43開爾文或零下230℃下工作。該技術已于去年下半年進行了測試，以214 rpm旋轉時達到甚至超過額定滿載1.7MW，完全能夠滿足預期和設計要求。這些測試是在位于英格蘭拉格比的GE Power Conversion工廠進行的。
直至最近，超導性只能達到約4K（-269℃）。但是，新型的“高溫超導體（HTS）”能夠在更高溫度下工作。與以前的設備（如醫用MRI磁體）相比，此類機器采用更簡單的絕緣結構，利用更小的功率進行冷卻。
“該技術確實是突破性的”，GE Power Conversion的Hydrogenie項目經理Martin Ingles談到。“它能夠從根本上提高設備利用水和風發電的效率，而且還適合將來的應用。”
最新的超導體是通過在相對便宜的基體金屬上放置一層陶瓷超導層制成的，當冷卻到極低溫度時，它們不會產生實效電流電阻，因此繞組導線的橫截面可以約為傳統銅線繞組橫截面的2%。
如果使用超導體，電磁鐵線圈的繞組匝數越多，形成的電磁功率越大，然而體積或重量卻更小。與傳統電導材料相比，超導體具有效率高的優點，而且能夠極大地降低重量。最大的優勢在于縮減了電氣設備的體積和質量，適合用于大扭矩設備，它們大多是直驅設備應用于風力發電機、船舶推進或河床式水電站等。
GE攻克了使超導體達到要求溫度所必需的低溫冷卻和熱絕緣技術難題。極冷氦氣通過一個旋轉聯接器由管道輸送到機器轉子內，然后在單個線圈周圍循環。“這就相當于要把冰塊保存到高溫烤箱內的烤肉架上，只是我們的烤肉架采用了高技術。”Ingles說。
轉子位于真空中，但仍會通過轉子軸與外部環境直接接觸，這就造成了轉子軸周圍的大溫差問題。
利用專利方法，機器能夠把轉矩從冷態HTS線圈傳送給機器轉子。低電阻熱接頭和組件保證冷卻線圈需要最小的冷卻功率。事實上，該機器展示了使HTS機器商業化所需的全部技術。作為2006至2010歐盟第六框架計劃（EU Framework Programme 6）扶持項目的一部分，GE Power Conversion業務部門在Hydrogenie 1.7MW 214 rpm HTS發電機的開發上做了許多努力。
Hydrogenie項目的成功完成，將為超導設備的后續研究和開發搭建一個平臺。今后可能獲益的一個領域就是升級老的水利電站。將超導發電機與水輪機聯軸變速運行，在帶部分負載的條件下，效率提高達12%。
作為項目一部分開發的技術構建模塊還可用于其它采用高轉矩、低轉速機器的領域，其中最直接的應用就是風力發電和船舶推進。
采用超導風力發電機，能夠極大地降低塔架的安裝質量，相應降低了塔架及其基礎的成本。GE Power Conversion最近的研究表明，與傳統機器相比，超導風力發電機的節能壽命成本約為10MW以上海上或沙漠風力發電機的20%。
在船舶上，結合DC或可變AC系統的HTS技術可節約多達4%的燃料；同時，該技術還可以縮小電機的尺寸，這也是吸引造船工程師的地方，可以為有效載荷或乘客預留更多空間。
歐盟第六框架計劃扶持項目的主旨“開發與現場測試緊湊型HTS水力發電機，以期縮減投資成本，減少環境影響，提高性能，進而降低每千瓦小時電能的價格”，該項目的其他合作伙伴：Zenergy Power、KEMA Nederland、Stirling Cryogenics & Refrigeration、Silesian University of Technology、Cobham CTS、E.On Wasserkraft。
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