[发明专利]一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统

说明书

本发明公开了一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，属于超导应用低温技术领域，包括：杜瓦、一体化设置的超导磁体和固氮、电流引线、液氢循环管道、以及液氢；一体化设置的超导磁体和固氮设置于杜瓦内，固氮包裹超导磁体，固氮作为制冷剂吸收超导磁体发出的热量，从而提高超导磁体的热稳定性；电流引线进入杜瓦内与超导磁体连接，用于对超导磁体进行超导励磁；液氢循环管道，一端与固氮接触，用于传递固氮的热量；液氢，与液氢循环管道的另一端连接，用于作为冷源带走超导磁体传递给固氮的热量，以使超导磁体维持在正常工作温度，避免失超。该系统利用液氢循环制冷，固氮冷却超导磁体，提高了超导储能装置的稳定性。

技术领域

本发明属于超导应用低温技术领域，更具体地，涉及一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统。

背景技术

超导磁体运行过程中易受到电磁、机械干扰，且超导电力装置超导磁体在运行中会产生热量损耗。如果超导磁体运行过程中交流损耗未及时被低温系统及时带走，将导致超导磁体局部温度升高，在超导导体中诱发生成电阻态，超导磁体不能稳定在超导态，在扰动条件下运行参数超过临界参数，超导磁体易发生失超，对超导磁体正常运行造成严重影响。因此，超导磁体低温系统对于超导磁体稳定性有着重要意义，低温技术不仅是超导应用技术中保证超导体进入超导态的必要条件，也是提高超导稳定性、保证超导应用可靠性、降低超导应用成本的关键技术。

目前，超导磁体冷却方式主要有两种方式：一是将被超导磁体和制冷机的冷头以固体导热方式实现冷却，称为传导冷却。另一种是通过低温冷却介质和超导磁体接触，以二者之间的热交换作为传热途径的冷却。制冷机传导冷却最大的优势在于操作方便、技术较为成熟，但由于制冷机制冷功率较低，若超导磁体在运行过程中扰动较大或励磁速度过快导致超导磁体温升过高，超导磁体就很容易失超。因此，需要选择合适的冷却介质来进一步提高超导电力装置的热稳定性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其目的在于通过固化后的固氮与所述的超导磁体形成一个整体，将液氢作为冷源通过液氢循环管道进行循环制冷，及时带走超导磁体传递给固氮的热量，使得超导磁体维持在正常工作温度，避免超导磁体失超，由此解决现有超导磁体冷却方式效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明提供了一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，包括：

杜瓦；

形成一体化的超导磁体和固氮，设置于所述杜瓦内，所述固氮包裹所述超导磁体，所述固氮作为制冷剂吸收所述超导磁体发出的热量，从而提高所述超导磁体的热稳定性；

电流引线，接入所述杜瓦内与所述超导磁体连接，用于对所述超导磁体进行超导励磁；

液氢循环管道，一端与所述固氮接触，用于传递所述固氮的热量；

液氢，与所述液氢循环管道的另一端连接，用于作为冷源带走所述超导磁体传递给所述固氮的热量，以使所述超导磁体维持在正常工作温度，避免失超。

在其中一个实施例中，所述电流引线为二元引线，所述二元引线的纵横比和载流能力根据所述超导磁体的储能量进行设计。

在其中一个实施例中，所述二元引线包括金属引线部分和超导引线部分；所述金属引线部分采用紫铜材质，所述超导引线部分利于降低漏热。

在其中一个实施例中，所述液氢循环管道设置于所述杜瓦内的部分缠绕在所述超导磁体表面，通过增大接触面积利于液氢的循环制冷。

在其中一个实施例中，

所述液氢循环管道设置于所述杜瓦外的部分以及所述杜瓦均包裹多层防热辐射材料，以减少热辐射损失。