超導電機,是勵磁繞組采用超導線材繞制而成的一種電機,主要由定子、轉子、低溫冷卻系統等組成。超導電機采用超導材料替代銅線,由于超導材料電阻為零,其可承載高密度電流,工作效率更高。超導電機主要包括超導發電機與超導電動機兩大類產品,可以應用在特高壓、風力發電、船舶制造等領域。
超導材料包括低溫超導材料、高溫超導材料兩大類,前者工作在液氦環境中,運行成本更高,后者工作在液氮環境中,運行成本較低,因此高溫超導電機是研究重點。根據新思界產業研究中心發布的
《2022-2027年中國超導電機行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,超導材料在低溫條件下電阻為零,同樣直徑的超導線材通過的電流量更大,繞制而成的勵磁繞組的功率損耗極低,因此超導電機具有體積小、重量輕、容量大、損耗低、效率高等優點。
超導電機既有定子繞組與轉子繞組均采用超導材料的產品,也有僅轉子繞組采用超導材料的產品。超導發電機具有結構簡單、功率大、運行可靠性高、工作效率高等優點,主要應用在電力行業中,其中風力發電領域受關注度較高;超導電動機將電能轉換為機械能,既可用作電動機,也可用作發電機,具有高電壓、大電流、大功率、低損耗、重量輕的優點,可以應用在船舶推進領域。目前,超導同步發電機、超導單極電機是研究較多的超導電機品類。
超導電機是特高壓直流輸電無功補償、大功率直驅風力發電機、大容量大轉矩推進電機的理想解決方案,在軍用與民用領域均有廣闊發展前景,因此全球多個國家對其關注度正在不斷提升。但超導電機技術壁壘高,現階段擁有相關研究成果的國家數量較少,主要有美國、德國、中國、日本、韓國等。其中,美國在超導電機研究領域起步較早,美國超導是代表性廠商,此外,海外超導電機相關企業還有美國羅克韋爾、德國Oswald Elektromotoren、、日本住友電氣等。
新思界
行業分析人士表示,在我國,中船重工712所是最早開始研究超導電機的科研機構,目前已經突破多個關鍵核心技術,20世紀90年代成功研制出300kw低溫超導單極電機,2007年研制出100kw高溫超導電機原理樣機,2012年研制出1000kw高溫超導電動機樣機。與美國相比,我國超導電機研究起步較晚,技術研究的深度與廣度還存在一定差距,超導電機具有巨大市場潛力,我國研發投入力度還需不斷加大。