关键词：超导材料、光伏发电、别墅太阳能发电

 

光伏发电行业科研人员指出，超导储能系统的核心部件是超导线圈，它也是超导储能装置中的储能元件，这是与应用于别墅太阳能发电系统的核心部件不同的地方，可分为螺管形和环形两种。超导线圈的性能取决于超导材料，因此光伏发电行业科研人员认为超导材料技术开发是超导储能技术的重中之重。超导材料大致可分为低温超导材料（low temperature superconducting material)、高温超导材料(high temperature superconducting material)和室温超导材料。

 

低温超导材料主要为NbTi，Nb₃Sn。目前低温超导线材已基本达到了可以在中小型SMES上使用的水平。然而低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵的液氦系统下使用，严重限制了低温超导在电力能源系统中的应用。因此，企业和研究机构正在积极开发成本更低的高温超导材料。目前，已出现的高温超导材料通常被分为两代。

 

第1代为Bi(铋)系高温超导材料，已经实现了商业化应用。Bi系超导线材具有更高的上临界场，可以用来获得更高的磁场。包括中国在内的多家企业可以批量生产出长度为千米级的铋系多芯超导线材。然而Bi系材料在液氮温区的不可逆场较低，只有在较低温度时才适于强电应用。此外，其交流损耗太大，不符合交流传输和变化磁场的应用，所以应用于光伏发电行业的别墅太阳能发电系统不符合实际。

 

第2代高温超导材料为YBCO(或NdBCO)，具有一系列明显的优势：物理特性上电流密度更高，发生超导的临界温度有进一步提高的潜能；交流损耗低，较容易通过一定形式来限制故障电流。与第1代高温超导带材相比，Y系带材具有较高的不可逆场，在磁场中临界电流密度可维持在很高的水平。突破了Bi系材料只能实用于直流和低温的限制，是真正的液氮温区下强电应用的超导材料。更为可贵的是第2代高温超导材料以价廉的Ni或者Ni合金为基带，甚至以一般的不锈钢为衬底，材料成本明显优于第1代导体的Bi-2223系线带材，性能价格比优势明显，使高温超导在电力工程中的广泛应用成为可能。但目前第2代材料的技术还不成熟，实际成本还要高于第1代，因此别墅太阳能发电系统研究人员认为对应用于别墅太阳能发电系统的科研还要再进一步深入。