打破超导材料国际禁运并争得世界领先的600468英纳超导
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公司控股子公司英纳超导 不仅在全球高温超导领域争得一席之地,而且位置靠前。*ubar]纳斯达克[/gubar]上市公司 AMSC (美利坚超导公司)每次发布季报年报,“英纳超导”都会被它作为主要竞争对手点名提及。曾经有韩国一个超导项目负责人来到这里,特意到生产线上剪下一段线材现场测试。看着检测结果,这位负责人对韩征和说,“铋系高温超导导线我们不会再搞了,赶不上你们。
1、 超导与高温超导
1911年,荷兰科学家昂尼斯(Onnes)发现,在液氦(4.2K)低温条件下水银的电阻突降为零。这种在低温条件下物质电阻突然消失的现象被称为超导现象,转变温度称为临界温度(Tc)。
1)低温超导材料
低温超导材料的临界温度是绝对温度十几K以下,需要在液氦中工作。由于液氦及其制冷费用昂贵,低温超导材料的应用受到了很大的限制。目前商品化的低温超导线材主要有NbTi,Nb3Sn,主要用于核磁共振成像仪、加速器磁体等方面,全世界的市场有十多亿美元。
2)高温超导材料
高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。
2、铋系高温超导线材的产业化
1986年高温超导材料被发现后,全世界投入数十亿美元的科研经费进行高温超导材料的产业化研究。经过一大批优秀科学家十多年的努力工作,在钇钡铜氧、铋锶钙铜氧等几种高温超导材料中,1997年首先实现了铋系高温超导线材产业化。这也是目前唯一产业化的高温超导材料。
3、高温超导线材的应用
高温超导线材具有损耗低、通电能力强(是相同截面积普通铜导线的100倍以上)等特点,其在应用领域的研究发展迅速。
(1)超导输电电缆:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电缆损耗低,不用绝缘油,没有环境污染,使用方式灵活,可以减少电力运行成本。高温超导电缆比常规电缆所传送的电力要高三到五倍(相同截面时),可以满足城市不断增长的电力需求。地下高温超导电缆在不能安装架空线路环境中可以代替架空线路。在特殊场合,原有常规地下电缆不能进行扩容时可以用高温超导电缆代替,封闭母线也适合于用高温超导电缆代替。
(2)超导变压器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导变压器具有非常小的耗损,不需变压器油,结构紧凑,重量小,噪音低,同时具有能源和环境效益,便于运输。超导变压器可以被安装在人口较为集中的市区和建筑物内以满足不断增加的电力需求。另外,高温超导变压器还可以具有故障限流功能,以保护系统设备及用电设备,并减少它们的故障损失,配合有载分接开关可以提高电压调节能力。没有变压器油,消除了火灾及环境污染的危险,因此特别适合于在不适合安装油浸变压器的地方使用,例如高密度城区及建筑物的内部。
(3)超导电动机:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电动机体积小、重量轻,效率可以超过 98%,与常规电动机相比损耗减少 50%,节省能源,从而减少消耗能源时产生的污染,并且可以降低生命周期成本。适于用作公用设施和工业市场中泵与风扇的驱动电动机(大于 1000 hp),如果舰船的推进装置使用高温超导电动机,则推进装置的体积将减小为原装置的五分之一,特别适合于舰船的电力推进装置。
(4)超导限流器:
高温超导限流器是一种新型的电力设备,可用于限制故障电流。该装置被安装在输配电系统的关键位置(特别是用于高速增长和高密度地区电力公用事业及大型能源用户的系统),用作子回路快速断路器。它的应用将增强系统的⎧安全性⎫、可靠性,提高电能质量;可与现有保护装置兼容;最大可允许电流为可调的,这意味着更大的系统灵活性;推迟了输配电系统升级扩容的时间,也就减少了所需的资本投资。高温超导限流器可以提高公用电力系统的运行容量。常规限流器(如限流电抗器)给系统增加了额外的电抗,导致电力系统的电压不稳定,这使得系统中要增加电容来补偿。高温超导限流器没有电抗,因而也就不需要电容补偿,在无故障条件期间处于非“活动”状态。电力系统中安装了高温超导限流器后,可以减少或根本不需要断路器和熔断器。典型变压器上的故障电流比稳态电流高出10到20倍。限制故障电流的一个常规方法是使用更高额定值的电路断路器和电力熔断器。不仅更新电路断路器需要耗费大量资金成本,而且更新整个变电站总线系统也需要大量资金开销。通过正确的设计,高温超导限流器可以将故障电流限制为稳态电流的3到5倍以内,使得现有低额定值断路器和熔断器具有更大的灵活性。
(5)超导磁分离器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导磁分离器比常规磁分离器体积小,重量轻。需要的电能少,运行磁体的能源成本将减少 90% 以上。也就是说,高温超导磁分离器比常规磁分离器的效率高,运行费用少。可以产生比常规磁分离器更强的磁场和更大的磁场梯度,使数量众多的材料可以在较短的时间内被分离,还可分离很多稀释溶液中的材料。相当多工业领域将受益于高温超导技术所带来的高效分离能力,该技术将会对化学处理工业产生革命性的影响。
(6)超导磁共振成像(MRI):
使用Bi系高温超导线材的磁共振成像装置的磁场强度高,磁场具有高度的均匀性和高度稳定性。与目前大量的低温超导核磁共振成像装置相比,其制冷剂和制冷设备相对简单、便宜。
(7)超导⎧储能⎫装置:
使用Bi系高温超导线材的超导磁场能量储存装置可以长期保存储存的能量,能量密度大,体积小,不受场地限制,可节省送变电设备,减少送变电损耗,提高电能质量。目前世界上有多套商品化的超导储能装置,它还可以提供很高的瞬间能量。
(8)超导磁悬浮列车:
使用Bi系高温超导线材的超导磁悬浮列车,悬浮间隙大,速度高,相对于低温超导的磁悬浮列车而言,制冷费用低,制冷设备简单。
(9)超导电磁推进系统:
使用Bi系高温超导线材的超导电磁推进系统,其关键部件--高温超导磁体可以产生一个很强的磁场,使船舶不再需要螺旋浆,因此可以降低振动和噪声。
1、 超导与高温超导
1911年,荷兰科学家昂尼斯(Onnes)发现,在液氦(4.2K)低温条件下水银的电阻突降为零。这种在低温条件下物质电阻突然消失的现象被称为超导现象,转变温度称为临界温度(Tc)。
1)低温超导材料
低温超导材料的临界温度是绝对温度十几K以下,需要在液氦中工作。由于液氦及其制冷费用昂贵,低温超导材料的应用受到了很大的限制。目前商品化的低温超导线材主要有NbTi,Nb3Sn,主要用于核磁共振成像仪、加速器磁体等方面,全世界的市场有十多亿美元。
2)高温超导材料
高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。
2、铋系高温超导线材的产业化
1986年高温超导材料被发现后,全世界投入数十亿美元的科研经费进行高温超导材料的产业化研究。经过一大批优秀科学家十多年的努力工作,在钇钡铜氧、铋锶钙铜氧等几种高温超导材料中,1997年首先实现了铋系高温超导线材产业化。这也是目前唯一产业化的高温超导材料。
3、高温超导线材的应用
高温超导线材具有损耗低、通电能力强(是相同截面积普通铜导线的100倍以上)等特点,其在应用领域的研究发展迅速。
(1)超导输电电缆:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电缆损耗低,不用绝缘油,没有环境污染,使用方式灵活,可以减少电力运行成本。高温超导电缆比常规电缆所传送的电力要高三到五倍(相同截面时),可以满足城市不断增长的电力需求。地下高温超导电缆在不能安装架空线路环境中可以代替架空线路。在特殊场合,原有常规地下电缆不能进行扩容时可以用高温超导电缆代替,封闭母线也适合于用高温超导电缆代替。
(2)超导变压器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导变压器具有非常小的耗损,不需变压器油,结构紧凑,重量小,噪音低,同时具有能源和环境效益,便于运输。超导变压器可以被安装在人口较为集中的市区和建筑物内以满足不断增加的电力需求。另外,高温超导变压器还可以具有故障限流功能,以保护系统设备及用电设备,并减少它们的故障损失,配合有载分接开关可以提高电压调节能力。没有变压器油,消除了火灾及环境污染的危险,因此特别适合于在不适合安装油浸变压器的地方使用,例如高密度城区及建筑物的内部。
(3)超导电动机:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电动机体积小、重量轻,效率可以超过 98%,与常规电动机相比损耗减少 50%,节省能源,从而减少消耗能源时产生的污染,并且可以降低生命周期成本。适于用作公用设施和工业市场中泵与风扇的驱动电动机(大于 1000 hp),如果舰船的推进装置使用高温超导电动机,则推进装置的体积将减小为原装置的五分之一,特别适合于舰船的电力推进装置。
(4)超导限流器:
高温超导限流器是一种新型的电力设备,可用于限制故障电流。该装置被安装在输配电系统的关键位置(特别是用于高速增长和高密度地区电力公用事业及大型能源用户的系统),用作子回路快速断路器。它的应用将增强系统的⎧安全性⎫、可靠性,提高电能质量;可与现有保护装置兼容;最大可允许电流为可调的,这意味着更大的系统灵活性;推迟了输配电系统升级扩容的时间,也就减少了所需的资本投资。高温超导限流器可以提高公用电力系统的运行容量。常规限流器(如限流电抗器)给系统增加了额外的电抗,导致电力系统的电压不稳定,这使得系统中要增加电容来补偿。高温超导限流器没有电抗,因而也就不需要电容补偿,在无故障条件期间处于非“活动”状态。电力系统中安装了高温超导限流器后,可以减少或根本不需要断路器和熔断器。典型变压器上的故障电流比稳态电流高出10到20倍。限制故障电流的一个常规方法是使用更高额定值的电路断路器和电力熔断器。不仅更新电路断路器需要耗费大量资金成本,而且更新整个变电站总线系统也需要大量资金开销。通过正确的设计,高温超导限流器可以将故障电流限制为稳态电流的3到5倍以内,使得现有低额定值断路器和熔断器具有更大的灵活性。
(5)超导磁分离器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导磁分离器比常规磁分离器体积小,重量轻。需要的电能少,运行磁体的能源成本将减少 90% 以上。也就是说,高温超导磁分离器比常规磁分离器的效率高,运行费用少。可以产生比常规磁分离器更强的磁场和更大的磁场梯度,使数量众多的材料可以在较短的时间内被分离,还可分离很多稀释溶液中的材料。相当多工业领域将受益于高温超导技术所带来的高效分离能力,该技术将会对化学处理工业产生革命性的影响。
(6)超导磁共振成像(MRI):
使用Bi系高温超导线材的磁共振成像装置的磁场强度高,磁场具有高度的均匀性和高度稳定性。与目前大量的低温超导核磁共振成像装置相比,其制冷剂和制冷设备相对简单、便宜。
(7)超导⎧储能⎫装置:
使用Bi系高温超导线材的超导磁场能量储存装置可以长期保存储存的能量,能量密度大,体积小,不受场地限制,可节省送变电设备,减少送变电损耗,提高电能质量。目前世界上有多套商品化的超导储能装置,它还可以提供很高的瞬间能量。
(8)超导磁悬浮列车:
使用Bi系高温超导线材的超导磁悬浮列车,悬浮间隙大,速度高,相对于低温超导的磁悬浮列车而言,制冷费用低,制冷设备简单。
(9)超导电磁推进系统:
使用Bi系高温超导线材的超导电磁推进系统,其关键部件--高温超导磁体可以产生一个很强的磁场,使船舶不再需要螺旋浆,因此可以降低振动和噪声。
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声明:遵守相关法律法规,所发内容承担法律责任,倡导理性交流,远离非法证券活动,共建和谐交流环境!
中科院等离子体所副所长 宋云涛:我们建设初期的时候,美国同意给我们超导材料,但是后来卡了我们,坚决不给,没有超导材料怎么建超导托卡马克装置,所有人都傻眼了。
超导材料是实现稳定强磁场环境的关键,没有这个材料,超导装置就不可能实现,项目就无法继续进行,面对这样的困境,怎么办?答案只能靠自己。
中科院等离子体所副所长 宋云涛:我们自己做,包括加工制造,我们买了华东地区最大的数控床子来自己加工,你想一个研究所,能自己买数控床子来加工这样的一个东西,是何其难。
迎难而上,变压力为动力,突破层层封锁,在简陋的实验室里,中国的科学家硬是用短短几年时间就攻克了世界最前沿的超导材料技术,如今,他们研制的超导材料,不但满足自己的需求,还实现了海外输出。在这间厂房里,已经封箱的超导材料正在准备运往法国。
1911年,荷兰科学家昂尼斯(Onnes)发现,在液氦(4.2K)低温条件下水银的电阻突降为零。这种在低温条件下物质电阻突然消失的现象被称为超导现象,转变温度称为临界温度(Tc)。
1)低温超导材料
低温超导材料的临界温度是绝对温度十几K以下,需要在液氦中工作。由于液氦及其制冷费用昂贵,低温超导材料的应用受到了很大的限制。目前商品化的低温超导线材主要有NbTi,Nb3Sn,主要用于核磁共振成像仪、加速器磁体等方面,全世界的市场有十多亿美元。
2)高温超导材料
高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料,通常可以在廉价的液氮(77K)制冷环境中使用,主要分为两种:钇钡铜氧(YBCO)和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜,应用在电子、通信等领域;铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。
2、铋系高温超导线材的产业化
1986年高温超导材料被发现后,全世界投入数十亿美元的科研经费进行高温超导材料的产业化研究。经过一大批优秀科学家十多年的努力工作,在钇钡铜氧、铋锶钙铜氧等几种高温超导材料中,1997年首先实现了铋系高温超导线材产业化。这也是目前唯一产业化的高温超导材料。
3、高温超导线材的应用
高温超导线材具有损耗低、通电能力强(是相同截面积普通铜导线的100倍以上)等特点,其在应用领域的研究发展迅速。
(1)超导输电电缆:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电缆损耗低,不用绝缘油,没有环境污染,使用方式灵活,可以减少电力运行成本。高温超导电缆比常规电缆所传送的电力要高三到五倍(相同截面时),可以满足城市不断增长的电力需求。地下高温超导电缆在不能安装架空线路环境中可以代替架空线路。在特殊场合,原有常规地下电缆不能进行扩容时可以用高温超导电缆代替,封闭母线也适合于用高温超导电缆代替。
(2)超导变压器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导变压器具有非常小的耗损,不需变压器油,结构紧凑,重量小,噪音低,同时具有能源和环境效益,便于运输。超导变压器可以被安装在人口较为集中的市区和建筑物内以满足不断增加的电力需求。另外,高温超导变压器还可以具有故障限流功能,以保护系统设备及用电设备,并减少它们的故障损失,配合有载分接开关可以提高电压调节能力。没有变压器油,消除了火灾及环境污染的危险,因此特别适合于在不适合安装油浸变压器的地方使用,例如高密度城区及建筑物的内部。
(3)超导电动机:
使用Bi系高温超导线材的高温超导电动机体积小、重量轻,效率可以超过 98%,与常规电动机相比损耗减少 50%,节省能源,从而减少消耗能源时产生的污染,并且可以降低生命周期成本。适于用作公用设施和工业市场中泵与风扇的驱动电动机(大于 1000 hp),如果舰船的推进装置使用高温超导电动机,则推进装置的体积将减小为原装置的五分之一,特别适合于舰船的电力推进装置。
(4)超导限流器:
高温超导限流器是一种新型的电力设备,可用于限制故障电流。该装置被安装在输配电系统的关键位置(特别是用于高速增长和高密度地区电力公用事业及大型能源用户的系统),用作子回路快速断路器。它的应用将增强系统的安全性、可靠性,提高电能质量;可与现有保护装置兼容;最大可允许电流为可调的,这意味着更大的系统灵活性;推迟了输配电系统升级扩容的时间,也就减少了所需的资本投资。高温超导限流器可以提高公用电力系统的运行容量。常规限流器(如限流电抗器)给系统增加了额外的电抗,导致电力系统的电压不稳定,这使得系统中要增加电容来补偿。高温超导限流器没有电抗,因而也就不需要电容补偿,在无故障条件期间处于非“活动”状态。电力系统中安装了高温超导限流器后,可以减少或根本不需要断路器和熔断器。典型变压器上的故障电流比稳态电流高出10到20倍。限制故障电流的一个常规方法是使用更高额定值的电路断路器和电力熔断器。不仅更新电路断路器需要耗费大量资金成本,而且更新整个变电站总线系统也需要大量资金开销。通过正确的设计,高温超导限流器可以将故障电流限制为稳态电流的3到5倍以内,使得现有低额定值断路器和熔断器具有更大的灵活性。
(5)超导磁分离器:
使用Bi系高温超导线材的高温超导磁分离器比常规磁分离器体积小,重量轻。需要的电能少,运行磁体的能源成本将减少 90% 以上。也就是说,高温超导磁分离器比常规磁分离器的效率高,运行费用少。可以产生比常规磁分离器更强的磁场和更大的磁场梯度,使数量众多的材料可以在较短的时间内被分离,还可分离很多稀释溶液中的材料。相当多工业领域将受益于高温超导技术所带来的高效分离能力,该技术将会对化学处理工业产生革命性的影响。
(6)超导磁共振成像(MRI):
使用Bi系高温超导线材的磁共振成像装置的磁场强度高,磁场具有高度的均匀性和高度稳定性。与目前大量的低温超导核磁共振成像装置相比,其制冷剂和制冷设备相对简单、便宜。
(7)超导储能装置:
使用Bi系高温超导线材的超导磁场能量储存装置可以长期保存储存的能量,能量密度大,体积小,不受场地限制,可节省送变电设备,减少送变电损耗,提高电能质量。目前世界上有多套商品化的超导储能装置,它还可以提供很高的瞬间能量。
(8)超导磁悬浮列车:
使用Bi系高温超导线材的超导磁悬浮列车,悬浮间隙大,速度高,相对于低温超导的磁悬浮列车而言,制冷费用低,制冷设备简单。
(9)超导电磁推进系统:
使用Bi系高温超导线材的超导电磁推进系统,其关键部件--高温超导磁体可以产生一个很强的磁场,使船舶不再需要螺旋浆,因此可以降低振动和噪声。
公司拥有一支以留学归国人员为核心的技术和管理队伍,基于多年持续的研发投入和努力,现已成为国内高温超导行业的领先企业,生产的高温超导线材产品的综合性能位于世界前两名。公司与清华大学等诸多科研院所建立起长期的合作关系,是中国国家应用超导技术项目的核心供应商、国际热核聚变 ITER、俄罗斯 NICA加速器等项目国内指定供应商,承担并参与了国家科技部863及国外专项基金扶持的高温超导电缆、超导限流器、超导储能器、超导发电机和超导变压器、大电流引线和磁体等相关的科研项目或工程。公司的高温超导线材产品出口到美国,日本,欧洲,韩国,台湾,伊朗等国家及地区。
公司现已申请高温超导线材制备及高温超导应用领域的核心技术专利47项,获得授权31项,其中授权发明专利29项(含一项美国专利)。是国家级知识产权优势企业、全国企事业知识产权试点单位、北京市专利试点先进单位。公司曾获得国家科技进步二等奖、北京市科技进步一等奖,年产200公里铋系高温超导线材生产线投产的新闻曾被评为“2001年中国十大科技新闻”。公司目前是北京市高温超导材料及应用技术北京市重点实验室。
公司现已通过ISO9001国际质量管理认证体系、ISO14001国际环境管理认证体系和ISO2800职业健康安全体系认证。公司将在不断加强高温超导基础材料研发、提升性能的基础上,立足超导应用市场,为用户提供优质的产品和服务,为做强民族企业、发扬光大民族品牌不懈奋斗。