超导变压器,是利用超导材料制造而成的变压器,可以显著提高能效并减少电力传输损失,是超导电力系统的重要组成部分,主要包括低温超导变压器、高温超导变压器两大类。低温超导变压器技术研究起步较早,由于低温超导材料需要工作在液氦环境中,其运行成本高,后来高温超导材料被发现,可以工作在液氮环境中,高温超导变压器运行成本较低,因此成为研究热点。
根据国家统计局公布的数据显示,2021年,全国累计发电量为81121.8亿千瓦时。变压器广泛应用在输配电领域,功能是改变交流电压。常规变压器损耗较大,其总损耗包括负载损耗(铜损)与空载损耗(铁损)两大块。在电力系统中,变压器总损耗占全国总发电量的10%左右,造成巨大资源浪费,其中负载损耗占比更高,因此降低变压器负载损耗意义重大。
常规变压器利用铜导线绕制而成,以油为冷却介质。超导变压器利用超导线材绕制而成,由于超导材料电阻为零,且以液氮为冷却介质,其具有损耗极低、过载能力强、传输效率高、故障概率小以及体积小、重量轻、无污染、无火灾隐患等优点。我国东西部地区电力供需不平衡,电力长距离传输需求旺盛,在此过程中会损耗大量电力资源,超导变压器具有广阔市场前景。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国超导变压器行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,2021年,全球电力与配电变压器市场规模约为895亿元,预计2022-2027年将继续以6.7%左右的复合年均增长率增长,到2027年市场规模将达到1320亿元。在全球范围内,中国是重要的变压器需求市场,其需求正在向着大容量、高电压、低损耗、小型化、环保化方向发展,与常规变压器相比,超导变压器以上性能优点更为突出,因此拥有广阔市场空间。
由于技术壁垒高,在全球市场中,研究超导变压器的国家数量较少,主要是美国、德国、日本、中国等国家。2002年,中国科学院电工研究所与新疆特变电工合作,开始研究高温超导变压器,2006年1月,我国首台拥有自主知识产权的高温超导变压器在新疆投入配电网实验运行获得成功,这是全球第二台挂网运行的三相高温超导变压器,标志着我国超导变压器研制能力已经达到国际先进水平。
新思界
行业分析人士表示,在输配电领域,超导变压器是理想的高电压、大容量变压器,但与常规变压器相比,超导变压器的制造与运行成本依然偏高,无法实现商业化应用。超导变压器的成本主要在于超导材料与制冷系统两大块,随着技术不断进步,这两者成本有所下降,但仍未达到大规模商业化应用条件。总的来看,超导变压器市场前景广阔,但短期内商业化难度较大。