Сверхпроводящий магнит для термоядерного синтеза прошел приемку; вспомогательные электросистемы ожидают взрывной рост. 

Акции китайских компаний сектора электрооборудования (таких как Baili Electric, CNNC Hua Yuan Titanium Dioxide и Hailu Heavy Industry) продемонстрировали массовый рост котировок до верхнего предела (limit-up). Это вызвано резким ростом ожидаемого спроса в цепочках поставок оборудования для сверхпроводящих и специализированных систем электропитания, а также высоковольтного оборудования.
Перспективы применения сверхпроводящих материалов в энергосистемах
Основные свойства сверхпроводников: нулевое сопротивление постоянному току, идеальный диамагнетизм и переход из сверхпроводящего состояния в нормальное (срыв сверхпроводимости) при превышении критического тока. В энергетике преимущественно используются высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) — например, на основе висмута (Bi), REBCO (на основе иттрия) и диборида магния (MgB₂), — тогда как низкотемпературные сверхпроводники (NbTi/Nb₃Sn) редко применяются в традиционных сетях из-за высокой стоимости жидкого гелия. Китай определил передачу электроэнергии с использованием ВТСП-технологий как ключевое направление развития «прорывных технологий» в рамках плана по созданию новой энергетической системы на период 15-й пятилетки.
I. Основное энергетическое оборудование и его ценность
1. Высокотемпературные сверхпроводящие (ВТСП) кабели
Преимущества: плотность тока в 5–10 раз выше, чем у обычных медных кабелей; потери на нагрев (джоулевы потери) снижены более чем на 90%; существенно уменьшены занимаемая площадь и требования к пространству в кабельных коллекторах; подходят для использования в центрах городов, дата-центрах и системах передачи энергии от морских ветроэлектростанций.
Типовые проекты: ВТСП-кабель на 35 кВ и длиной 1,2 км в Шанхае; демонстрационные проекты в Шэньчжэне и на Лонг-Айленде (США).
Сферы применения: увеличение пропускной способности городских распределительных сетей с высокой плотностью нагрузки (без необходимости строительства новых коллекторов или подстанций); передача больших объемов энергии на короткие расстояния от морских ветропарков; энергоснабжение дата-центров с высокой плотностью потребления.
Недостатки: высокая стоимость сверхпроводящих лент; необходимость дополнительных первоначальных инвестиций в криогенную изоляцию и системы охлаждения.
2. Сверхпроводящее устройство ограничения токов короткого замыкания (SFCL)
Принцип действия: нулевой импеданс в нормальном режиме работы; мгновенный переход в резистивное состояние при превышении током короткого замыкания критического значения (возникновение высокого сопротивления для ограничения тока в течение миллисекунд); автоматическое восстановление сверхпроводящих свойств после устранения аварии.
Решение отраслевых проблем: постоянный рост токов короткого замыкания в энергосетях и недостаточная отключающая способность выключателей.
Позиционирование: стандартное защитное оборудование для энергосетей будущего, характеризующихся высоким напряжением и высокой долей возобновляемых источников энергии. На ряде отечественных подстанций уже введены в эксплуатацию демонстрационные установки.
3. Сверхпроводниковые накопители энергии на магнитных полях (SMES)
Сверхпроводниковые катушки накапливают энергию в магнитном поле; они способны к заряду и разряду с высокой мощностью и быстродействием (на уровне миллисекунд), а также обладают чрезвычайно большим ресурсом циклов работы.
Области применения: сглаживание кратковременных колебаний выработки ветровых и солнечных электростанций; компенсация провалов напряжения; первичное регулирование частоты в энергосистеме; поддержка микросетей (microgrids). Ограничения: системы большой емкости требуют огромных затрат; в настоящее время они подходят для высокотехнологичных решений по обеспечению качества электроэнергии, но в среднесрочной и долгосрочной перспективе будут востребованы для обеспечения гибкости новой энергосистемы.
4. Сверхпроводниковые трансформаторы и сверхпроводниковые генераторы/двигатели
Сверхпроводниковые трансформаторы: устраняют потери в меди, сокращают габариты и массу вдвое и обладают встроенной функцией ограничения токов короткого замыкания; идеально подходят для компактных городских подстанций.
Сверхпроводниковые ветрогенераторы: значительное снижение массы делает их особенно подходящими для крупномасштабных морских ветроустановок (в том числе глубоководных), позволяя сократить расходы на башни и монтажно-подъемные работы.
II. Уникальная роль в поддержке новой энергосистемы
1. Снижение потерь для достижения целей «двойного углеродного регулирования» (углеродной нейтральности)
Суммарные потери в традиционных электросетях составляют около 5–7%; сверхпроводниковые линии постоянного тока позволяют снизить потери до уровня ниже 1%, что при масштабном внедрении обеспечивает ежегодную экономию огромных объемов генерирующих мощностей.
2. Поддержка интеграции возобновляемых источников энергии (ВИЭ) с высокой долей в энергобалансе
Сочетание SMES (быстрое реагирование) и SFCL (повышение запаса надежности сети) позволяет решать проблемы, связанные с непостоянством выработки ветровых и солнечных электростанций и токами короткого замыкания; сверхпроводниковые кабели увеличивают пропускную способность линий передачи энергии от крупных центров генерации на базе ВИЭ.
3. Решение проблемы дефицита пространства в городских электросетях
В крупных городах ощущается нехватка ресурсов подземных коммуникационных тоннелей; сверхпроводниковые кабели позволяют передавать большие мощности при меньшем поперечном сечении кабельной линии.
4. Создание новой гибридной архитектуры энергосети
Дополнение систем передачи электроэнергии на большие расстояния сверхвысокого напряжения (UHV) системами сверхпроводникового распределения электроэнергии большой мощности на короткие расстояния (в городских условиях).