【摘要】 超导电力技术是利用超导体的无阻高密度载流能力及超导体的超导态-正常态相变的物理特性发展起来的一门新的电力技术，它在实现电力装置的轻量化、小型化、低能耗和提高电力系统的安全性、稳定性和电力质量等方面具有重要的意义和广阔的应用前景，其广泛应用将带来传统电力工业的重大革新。因此，美国能源部认为，超导电力技术是21世纪电力工业唯一的高技术储备。最近几年来，随着实用化高温超导材料制备技术取得了重大的进展，国际上广泛开展了超导电力技术的示范试验，部分产品已经实现实用化。我国近来在这方面也取得了重大技术突破，实现了多种超导电力装置的并网试验运行，总体上处于国际先进行列，部分技术处于领先地位。今后，应扩大超导电力技术应用示范的规模，并在制冷技术、材料制备技术方面取得进一步的重大突破，为实现超导电力技术的规模应用打下基础。
一、引言
1908年，荷兰莱顿实验室的Kamerlingh Onnes成功地将氦气液化后，他着手研究汞在低温下的电阻率随温度的变化时而于1911年发现了超导现象。随后的近半个世纪中，成千上万种材料被发现在不同的临界温度（～mK－23.2 K）以下可以转变为超导体（即低温超导体）。直到六十年代，实用的非理想第二类超导材料NbTi和Nb3Sn陆续被发现后，超导电力应用研究才真正开始。但是，由于当时超导线的交流损耗太大，且运行环境（液氦温度，4.2K）要求苛刻，有关研究仅限于原理探索。
1986年，IBM瑞士研究中心的J. G. Bednorz和K. A. Müller发现了La系高温超导材料。随后的近两年时间里，Y系、Bi系、Tl系和Hg系等高温超导材料相继被发现，引起了世界范围内对高温超导技术的研究开发热潮。高温超导设备可在液氮温度运行（77 K），与低温超导电力设备相比（运行于液氦温度，4.2 K），不仅运行成本大大降低，而且磁－热稳定性大大提高，具备走向实际应用的现实性，因而世界主要国家相继投入大量的力量开展实用化高温超导材料及其应用技术的研究。1999年，Bi系高温超导材料走向商业化。目前，世界范围内已经有多个单位可以提供临界电流密度（Jc）大于100A/mm2（77 K，自场）、长度为100米到1000米的商用Bi系高温超导材料，售价约为$100-150/kA.m。表一列出了几种超导电力设备对高温超导复合导线性能的要求。可见，Bi-系高温超导带材的Jc、长度等已经基本上达到了电力应用的要求，而其价格对于限流器应用来说也基本满足要求，从而为开展电力应用研究奠定了基础。
然而，Bi系高温超导带材（目前也称第I代带材）在液氮温度（77K）时，其临界电流（Ic）容易受到磁场的影响，在较小的磁场下，其Ic就急剧下降，这对于除电缆以外的应用将带来严重的问题。此外，受原材料成本的限制，其价格要降低到$50/kA.m以下，已经十分困难。因此，研究开发新型高温超导材料是十分必要的。最近两年来，Y系涂层导体（也称第II代带材）成为高温超导带材发展的重要方向。根据美国“加速涂层导体发展计划（ACCI）”，到2007年，长度为千米量级的第II代带材将可以实现商业化，日本和欧洲在这方面的发展水平也大体上与美国相当。由于Y系带材在77K和外磁场下具有比Bi-系超导带材更为良好的载流性能，且其目标价格可以降低到$10-25/kA.m，几乎与铜相当，因此 Y系带材的实用化将真正地使工作于液氮温区的高温超导电力设备成为现实。
表一 几种高温超导电力设备对高温超导复合导线性能的要求
|
应
用 |
Jc (A/mm2
77K,0T) |
价格
$/kA.m |
Ic (A)
77 K, 自场 |
磁场
(T) |
运行
温度
(K) |
交流损耗
(mW/A.m) |
弯曲半径
(m) |
弹性应变
(%) |
导线长度
(km) |
|
限
流
器 |
100
|
<100 |
100 |
0.3-3
|
30－>
77 a |
0.4
|
0.15-0.05
|
0.2-0.4
|
0.2-1
|
|
电
动
机 |
100
|
<10 |
300 |
4
|
>25
|
N/Ab
|
0.05
|
0.2-0.3 |
1.0
|
|
发电机 |
100
|
<10 |
100
—200 |
4-5
|
20－>
65 |
N/Ab
|
0.1
|
<0.2
|
0.5-1
|
|
电缆 |
50－100
|
<50
|
30c |
<0.2 |
>65 |
0.15 |
0.01 |
>0.4 |
0.1-1 |
|
变压器 |
50－100
|
<20
|
200d |
0.15 |
20-77 |
0.25 |
0.1-0.2 |
0.1 |
0.3-3 |
|
储能 |
>100
|
<5 |
300
—500 |
>5 |
20－>
77 |
N/A |
0.01 |
0.5 |
0.5-1 |
a. 箭头：商用之前的值－>具有商业价值将到达的值；b.在相应磁场下的数值尚未得到；c.只表示单根导线应达到的临界电流；d.下画线：表示相应应用的最高要求；
表二 当前国际上第II代带材的发展情况
|
研究开发单位 |
主要技术参数，(77K, 0T) |
|
美国IGC |
595米, Ic=173 A/厘米.宽度 |
|
美国AMSC |
100米，Ic=285 A/厘米.宽度 |
|
日本Fujikura |
217米，Ic=88 A /厘米.宽度 |
|
日本ISTEC |
212米，Ic=245 A /厘米.宽度 |
|
日本住友电气 |
117米，Ic=110 A /厘米.宽度 |
|
德国Thiva公司 |
40米，Ic=158 A/厘米.宽度 |
随着实用化高温超导材料的研究开发取得重大的进展，近年来，国际上在高温超导电力技术的研究开发方面也投入了相当大的力量。高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导电机相继投入试验运行，高温超导储能系统也即将投入电网试验运行。美国超导公司的低温超导储能系统已经商业化，在重要负荷和配电网中得到了实际应用，他们研制的超导同步调相机也进入商业订货阶段。可以说，超导电力技术已经从梦想变成了现实。
二、超导电力技术的特点及其作用
超导电力技术是利用超导体的无阻高密度载流能力及超导体的超导态-正常态相变的物理特性发展起来的一门电力新技术，表一列出了超导电力技术的主要应用方面及其对电力工业的作用和影响。可以看出，利用超导电力技术，不仅可以实现电力装置的轻量化和小型化，而且可以降低网络损耗并提高电力系统的安全性、稳定性和电力质量。正因为如此，国际电力工业界把超导电力技术和电力电子技术视为21世纪电力工业的两大发展方向。
表一 超导电力技术的特点及其对电力工业的作用和影响
|
应用及其原理 |
特 点 |
对电力工业的作用和影响 |
|
超导限流器—主要是利用超导体的S-N转变特性实现对故障短路电流的限制 |
l 正常时，阻抗为零，故障时，呈现一个大阻抗；
l 集检测、触发和限流于一体；
l 反应和恢复速度快；
l 对电网无副作用； |
l 提高电网的稳定性；
l 改善供电可靠性；
l 保护电气设备；
l 降低建设成本和改造费用；
l 增加电网的输送容量； |
|
超导储能系统—利用超导线圈储存电能，在需要时回馈电网 |
l 反应速度快；
l 转换效率高；
l 可短时向电网提供大功率； |
l 快速进行功率补偿；
l 提高大电网的动态稳定性；
l 改善电能品质；
l 改善供电可靠性； |
|
超导电缆—利用超导体的无阻高密载流特性，实现电力输送 |
l 功率输送密度高；
l 损耗小，体积小，重量轻；
l 单位长度电抗值小； |
l 实现低压大电流高密度输配电；
l 减少城市用地；
l 满足节能环保的发展要求； |
|
超导变压器—利用超导体的无阻高密载流特性，用超导绕组代替铜绕组 |
l 极限单机容量高；
l 损耗小，体积小，重量轻；
l 液氮冷却； |
l 减少占地；
l 满足环保节能的发展要求；
l 无火灾隐患，可以提高输配电设备的安全性； |
|
超导电机—利用超导体的无阻高密载流特性，用超导绕组代替铜绕组 |
l 极限单机容量高；
l 损耗小，体积小，重量轻；
l 同步电抗小；
l 过载能力强； |
l 减少损耗和占地；
l 同步电抗小，有利于提高电网稳定性；
l 可以用于无功功率补偿，提高电力质量和电网运行稳定性； |
三、超导电力技术的需求分析
3.1、常规电力技术的局限性
由于常规电力设备和电力系统存在着一些自身的局限，严重地阻碍了电力系统的发展。主要表现在以下几个方面：
第一、我国电力系统的发展趋势是：电力系统的容量越来越大，电网向超大规模方向发展，在不远的将来，我国各地区的电网将联成一体。三峡电站建成运行后，这一趋势将更为明显。随着电网容量和规模的不断扩大，电力系统的短路容量越来越大，这对电力系统的安全稳定运行构成了很大的威胁。目前，在输电系统中尚无有效的限流设备。从电网的结构上和运行方式上入手来降低短路电流，其造价非常昂贵。目前，对付短路故障的办法是用最先进的六氟化硫断路器直接开断故障线路，这是一种被动的对付短路故障的方法。目前，六氟化硫断路器的最高开断容量约为63 kA，要进一步提高其开断容量是非常困难的。因此，采取有效措施限制系统的短路电流称为一个十分紧迫的问题。
第二、随着信息技术和微电子技术日益广泛地渗透到工业和人们生活的各个领域，人们对电能质量和供电可靠性提出了越来越高的要求。因为电能质量和供电可靠性问题对用电设备的影响很大，瞬态电能质量问题虽然持续的时间很短，但会引起敏感制造设备或生产设备停机，导致生产上的事故，造成生产、时间、最终是经济上的巨大损失。目前，由于“快速电能存取”这一环节非常薄弱，使得电力系统在运行和管理过程中的灵活性和有效性受到极大限制，另一方面，电能在“发、输、供、用”运行过程中必须在时空两方面都达到“瞬态平衡”，如果出现局部失衡就会引起电能质量问题（闪变），“瞬态激烈”失衡还会带来灾难性电力事故，并引起电力系统的解列和大面积停电事故。现有电力系统中的电力储存技术主要是抽水储能技术。抽水储能技术虽然可以提供长时间大功率，但是反应速度慢，对于瞬态电能质量和功率失衡无法进行有效的补偿。
第三，常规电力系统的效率受到铜、铝等基本导电材料的限制，要进一步提高难度很大。我国电网的功率损耗约占总发电量的7.5%。到2010年，我国的总发电容量将达到600 GW，电网的总损耗将高达45 GW。随着电力需求量的增大，网络的总损耗将进一步增大，而我国发电量主要来自燃煤发电，因而会进一步加剧环境污染。
第四，常规电气设备占地面积大，而人口密集的大中城市正是负荷中心。我国是一个人口大国、土地紧缺，而人口多集中在中、东部地区。一方面，随着经济的不断发展，城市人口和较发达的地区人口密度会越来越高。另一方面，随着电能需求量的不断增长，城市和中、东部地区对电网建设占地的需求量也越来越大。这将进一步加剧城市用地紧张和供电难的局面。
此外，由于历史的原因和电网自身发展的原因而导致电网的结构不合理的问题。现有电力系统存在多电压等级和交直流输电共存的局面，电网经历了从局部小电网到区域大电网的过程，因此出现设备老化、超载严重、事故增多、供电能力不足、线路损耗率高和电压质量低等多方面的问题。要解决这些问题，简单依靠更换设备，不仅投资高，而且不能达到根本解决问题的目的。
3.2、发展超导电力技术符合我国电力工业发展的需求
超导电力技术能够克服常规电力技术的固有缺陷，解决我国电力工业发展中的瓶颈问题，对于促进我国电力工业的发展、满足我国电力工业长远发展需要具有重大的意义。
超导限流器
超导故障电流限制器（以下简称超导限流器）具有以下优点：能在高压下运行；在正常运行时可通过大电流而只呈现很小的阻抗甚至零阻抗，只在短路故障时呈现一个大阻抗，因而其限流效果非常明显；反应速度快（能在毫秒级的时间内作出反应）；能自动触发和自动复位，同时集检测、触发和限流功能于一体。由于超导限流器具有这些无可比拟优点，因而被认为是目前最好的而且也是唯一的行之有效的短路故障电流限制装置。
通过超导限流器限制短路电流后，不仅可以大大提高电网的稳定性、改善供电的可靠性和安全性、增加电网的输送容量、改善电能质量，而且可以显著降低断路器的容量、大大降低电网的建设成本和改造费用、延长电气设备的寿命。因此，超导限流器的研究符合我国电力工业持续发展的需求，因而也具有重大的现实意义。
超导储能系统
超导储能系统（SMES）由于其存储的是电磁能，在应用时无需能源形式的转换，因此系统的响应速度极快，这是其他储能形式所无法比拟的，同时，它的功率密度极高，这就保证超导储能系统能够非常迅速以大功率形式与电力系统的能量交换。对于其它几种储能技术而言，无论如何发展，都不可能消除能量形式转换这一过程，所以不论是现在或将来，超导储能技术将始终在功率密度和响应速度这两方面保持绝对优势。另外，超导储能系统的功率规模和储能规模可以做的很大，并具有系统效率高、技术较简单、没有旋转机械部分、没有动密封问题等优点。
超导储能技术在进行输/配电系统的瞬态质量管理、提高瞬态电能质量及电网暂态稳定性和紧急电力事故应变等方面具有不可替代的作用，并将为实现西电东送和打造新的电力市场机制提供技术基础，因而具有广阔的应用前景。
超导电缆
我国城市人口密集，电力负荷增长迅速，随着经济的发展，许多大中城市中心区的电力负荷增容，将面临着地下电缆通道空间有限、新增干线敷设困难的局面。
由于采用具有很高的传输电离密度的超导材料作为导体和采用液态氮作为冷却介质，超导电缆将具有体积小、重量轻、损耗低、无火灾隐患的优点。因此，在城市电网设施的改造及增容过程中，超导电缆由于其所具有的优越性，是常规电缆很好的替代产品。特别是在低电压大容量的场合，超导电缆具有明显的竞争力，并且随着超导电缆制造技术的发展及材料成本的降低，超导电缆将会在短距离输电场合得到应用。超导电缆的应用，将使城市配电网的结构更为简单合理，为实现高密度供电提供技术基础。
超导变压器
超导变压器将具有体积小、重量轻、损耗低、无火灾隐患的优点。特别是容量大于30MVA的场合，超导变压器具有更为明显的优势。此外，超导变压器还具有一定的短路电流限制功能。特殊场合，如地下变电站或电力机车，对电气设备的占空有严格限制，超导变压器也能发挥其体积小的优势。
因此，超导变压器在输配电系统都具有广阔的应用前景，超导变压器的应用对于减少电气设备占地、实现变电站的紧凑化具有重要的意义。
超导电机
超导电机具有体积小、重量轻、损耗低的优点，因此在大型电力推进中具有重要的应用价值。此外，由于超导电机的同步电抗小，对于提高电网的暂态稳定性也具有重要的意义。采用超导电机研制的同步调相机，具有短时过载能力强的优点，可以对系统进行无功功率补偿，从而有利于系统的稳定性和提供电力质量。
综上所述，提高电力系统的稳定性、可靠性和供电质量是当前电力系统中的重要课题，降低网络损耗和实现电力设备的轻量化及小型化也是人们追求的目标。采用超导电力技术，不仅可以降低电网的损耗、提高单机容量和电网的输送容量并，而且还可以明显改善电能的质量、提高电力系统运行的稳定性和可靠性、降低电压等级、提高电网的安全性、降低电网的占地面积和电网的造价及电网的改造成本，并使超大规模电网的实现成为可能。因此，超导电力技术符合我国电力工业发展的需求，因而具有广阔的应用前景。
四、国外研究发展现状
随着高温超导带材走向商品化，世界各国和大公司相继开展了超导电力技术的研究开发。
4.1 国际研究开发现状
美国、日本、欧洲和韩国等都批准了发展超导电力技术的相关计划。美国批准了SPI计划以发展超导电力技术及相关技术，由美国能源部组织国家实验室、大学和相关公司及电力公司联合攻关。最近，美国东部发生的大停电事故，使得美国政府对于发展超导电力技术的热情增加了。美国能源部已经把电力安全提升到“国家安全体系”的一部分的高度，并提出了“美国电网2030计划”。在该计划中，超导电力技术是极其重要的组成部份。对此，美国能源部电力办公室主任说：高温超导电力技术将在21世纪的美国发挥重要的作用；日本NEDO、通产省和各大电力公司（如东京电力、九州电力）以及东芝、日立等公司都投资超导电力技术的研究开发，日本政府批准了Super-ACE计划以促进超导电力技术的产业化。韩国政府批准了DAPAS计划，并以商业化为目标，投入资金达1.5亿美元。欧洲一些大的公司如ABB、西门子、NEXAN等也积极投资于该方面的研究，以争取未来的市场。欧洲也批准相应的发展超导电力技术及相关超导材料技术的计划，如SUPERPOLI计划（超导电力联接计划）、CONECDUC计划（欧洲超导技术公司合作计划）等。
表三 国际超导电力技术发展现状（典型事例）
|
应用 |
研究开发单位 |
主要技术参数 |
状况 |
|
超
导
限
流
器 |
瑞士ABB |
三相磁屏蔽型，1.2 MVA |
试验运行 |
|
瑞士ABB |
三相电阻型，10 MVA |
完成研制 | |
|
美国LM公司 |
三相桥路型，2.4 kV/100 A |
试验完毕 | |
|
美国GA公司 |
三相桥路型，15 kV/1.2 kA |
完成试验 | |
|
美国LANL |
三相可控桥，15kV/26MVA |
试验运行 | |
|
日本东京电力 |
三相电抗器型，66 kV/750 kA |
研制阶段 | |
|
日本Super-ACE |
单相电阻型：6.6kV/1kA |
试验测试 | |
|
美国IGC公司 |
三相矩阵型，138 kV/1 kA |
研制阶段 | |
|
欧洲NEXAN公司 |
三相电阻型，10 kV/10 MVA |
试验运行 | |
|
德国西门子公司 |
三相电阻型，7.2kV/100A |
试验阶段 | |
|
韩国DAPAS计划 |
三相 23 kV/1kA示范样机 |
研制阶段 | |
|
美国休斯顿大学/德州电力 |
三相电阻型 |
研制阶段 | |
|
|
|
| |
|
超
导
储
能
系
统 |
德国ACCEL |
4 MJ/6MW低温超导 |
试验运行 |
|
意大利 |
4 MJ/1.2MW低温超导 |
并网运行 | |
|
法国EC |
1 MJ高温超导储能系统 |
研制阶段 | |
|
美国超导公司/IGC公司 |
1-10 MJ低温超导储能系统 |
销售多套 | |
|
韩国KERI |
2 MJ低温超导 |
完成样机 | |
|
日本九州电力 |
3.6 MJ/1 MW低温超导 |
投入运行 | |
|
日本九洲大学 |
1MJ高温超导储能磁体 |
完成研制 | |
|
超
导
电
机 |
日本Super G-M计划 |
79 MW |
完成试验 |
|
日本Super G-M计划 |
200 MW |
预研阶段 | |
|
美国超导公司 |
8 MW超导同步调相机订货 |
投入运行 | |
|
德国西门子 |
4 MW |
试验运行 | |
|
美国Reliance |
5000 马力 |
试验运行 | |
|
美国超导公司 |
35000马力 |
调试阶段 | |
|
韩国DAPAS计划 |
10000马力 |
预研阶段 | |
|
|
|
| |
|
超
导
电
缆 |
丹麦NKT公司 |
三相30米，36 kV/2 kA |
试验运行 |
|
美国Southwire |
三相30米, 12.5 kV/1.25 kA |
试验运行 | |
|
Pirelli美国公司 |
三相130米, 24 kV/2.4 kA |
完成试验 | |
|
日本东京电力 |
三相100米, 66 kV/1 kA |
试验阶段 | |
|
美国AMSC/Pirelli |
三相600米，138kV/2 kA |
研制阶段 | |
|
美国IGC公司 |
三相350米，34.5 kV/800A |
试验运行 | |
|
美国Southwire |
三相200米，12.5kV/3.0kA |
试验运行 | |
|
日本古河电工 |
单相500米，77 kV |
完成试验 | |
|
韩国DAPAS |
三相100米（日本住友研制） |
试验阶段 | |
|
|
|
| |
|
超
导
变
压
器 |
瑞士ABB |
18.7 kV/420 V，630 kVA@77 K |
试验运行 |
|
日本九州大学 |
6.6 kV/3.3 kV，1 MVA@ 77 K |
完成试验 | |
|
德国西门子 |
5.6 kV/1.1 kV，1MVA@77 K |
研制阶段 | |
|
美国Waukesha |
10MVA，138/13.8 kV@20-30 K |
试验阶段 | |
|
韩国DAPAS |
100 MVA，154 kV |
试制阶段 |
过去几年，研究开发的重点是高温超导限流器、超导储能系统、高温超导限电缆和高温超导变压器，这些超导电力装置已经进入示范试验运行阶段。与此同时，小型低温超导储能系统已经开始出现产品。表三列出了国际上超导电力技术研究开发的典型事例。
4.2 国内研究开发现状
我国的超导电力技术的研究主要集中在中国科学院电工研究所。自从1998年研制成功我国第一根高温超导电缆（被评为当年度国内十大科技进展）以来，中国科学院电工研究所在国家863计划和中科院知识创新工程的支持下，并得到了国内相关企业（特变电工股份有限公司、甘肃长通电缆股份有限公司、北京紫微星实业总公司）的支持，先后开展三相交流高温超导电缆、高温超导限流器、高温超导变压器、超导储能系统的研究。与国外相比，虽然起步较晚，但取得了可喜的成绩。
1999年，研制成功我国第一台微型超导储能样机。2000年，电工所研制成功6米/2kA直流高温超导电缆，2003年8月，成功研制出三相10米、10.5 kV/1.5kA交流高温超导电缆系统，电缆的关键技术全部为自主开发。经过专家评议后认为，该高温电缆的研制成功表明我国掌握了高温超导电缆制备的关键技术，使我国在该方面跻身于国际先进行列。2004年12月，电工所等研制成功75米、10.5 kV/1.5kA交流高温超导电缆系统，并将该电缆投入甘肃长通电缆科技股份有限公司的配电网试验运行，该电缆系统累计运行约7000小时，没有出现任何故障。该电缆系统采用国际商用高温超导带材，电缆的关键技术全部自主开发。2002年，研制成功我国第一台具有自主知识产权的新型高温超导限流器（400V/25A）。在此基础上，提出了多种新型高温超导限流器的原理。2005年8月， 10.5 kV/1.5kA高温超导限流器样机投入湖南电力公司的高溪变电站试验运行，累计运行超过6500小时，没有出现任何故障，并成功将短路电流限制80%以上，该研制项目的成功被列为中国科学院2005年度高技术领域重大成果。2003年，研制成功我国第一台高温超导变压器（400V/16V/26 kVA），高温超导变压器的输出电流为世界最高。在此基础上，2005年11月，自主开发10.5kV/400V/630kVA的高温超导变压器样机在新疆特变电工股份有限公司的配电网投入试验运行，样机通过了国家变压器行业标准测试。在中国科学院知识创新工程的支持下，电工所于2005年完成了100kJ/25kVA超导限流-储能系统的研制和实验，目前正在开展1.0MJ/0.5MW高温超导储能系统的研制，该超导储能系统将于2006年底在北京门头沟投入并网试验运行。目前，电工所正在建设400V/25kVA级的小型超导变电站系统，可以用于更大规模的超导变电站的物理仿真研究。
除中科院电工所外，清华大学于2005年研制成500kJ/150kVA的超导储能系统的研制和试验，华中科技大学研制成35kJ/7kW的高温超导储能样机，样机在该校的电力系统动态模拟实验室进行模拟实验运行。北京云电英纳超导电缆公司于2004年7月在云南电力公司将30米长的35kV/2kA三相高温超导电缆投入普吉变电站试验运行。目前，该公司也在开展高温超导限流器的研究。株洲电力机车集团于2005年研制成单相的20kV/315kVA的高温超导变压器样机。国内其它有关单位，如东北大学、电子科技大学、上海电缆研究所也在开展超导电力技术的研究，其中东北大学在高温超导限流器的原理研究方面开展了一系列的研究工作。
五、发展趋势与展望
随着高温超导材料制备技术特别是第II代高温超导带材制备技术走向成熟和实用化，可以预计超导电力技术将主要基于第II代高温超导带材。发展高温超导电力技术是国际超导电力技术发展的根本趋势。
高温超导限流器将从开发适用于配电网的示范样机开始，逐步向发展适用于于高压输电网（电压等级110kV及以上）的限流器方向发展。超导限流器的原理也将呈现多样化的趋势。
高温超导电缆将主要用于短距离大电流的场合，如城市配电、发电厂、变电站母线、电镀电解行业等。长距离高电压输电电缆的研究开发需要克服多方面技术障碍。
超导储能系统则主要是发展小型分布式储能系统，主要用于改善用户端的电力质量和供电可靠性，也可以用于输电网以改善电网的稳定性。
超导电动机的主要应用对象是大型舰船的电力推进系统，而超导同步发电机的应用对象主要是电网的同步调相，对电网进行无功功率补偿，以改善电压品质和电网的稳定性。
对于超导变压器，只有容量大于30MVA的场合，才能体现超导的优势。因此，必须开发出大型高温超导变压器才具有应用的可能性。特殊场合，如地下变电站或电力机车，对电气设备的占空有严格限制，高温超导变压器也能发挥其体积小的优势。
正如国际电力工业界所说的那样，超导电力技术和电力电子技术是电力工业的两大发展方向。因此，有机地结合超导电力技术和电力电子技术的优势而形成的新型FACTS装置也将是超导电力技术的重要发展方向之一。
目前，超导电力技术的各方面应用已经进入示范试验阶段，部分技术已经开始步入商品化阶段。因此，在2007-2008年期间，随着实用化的第II代高温超导带进入市场，高温超导电力技术的发展将会开始出现快速增长，所以今后5-10年是在超导电力技术产业的国际竞争中取得优势的关键时期。
根据国际超导工业峰会的预测，高温超导电力技术将在2010-2015年左右的时间内达到实用化的水平，并形成具有一定规模的产业；到2020年，超导电力技术的年产值将达到750亿美元以上。美国能源部认为超导电力技术将是21世纪电力工业唯一的高技术储备，发展高温超导电力技术是检验美国将科学发现转化为应用技术能力的重大实践，而日本新能源开发机构（NEDO）则认为发展高温超导电力技术是在21世纪的高技术竞争中保持尖端优势的关键所在。可以认为：超导电力技术将是21世纪具有经济战略意义的高新技术。
但是，实现超导电力技术的规模应用需要解决多方面的科学技术问题。超导电力技术广泛涉及到电气工程、物理学、材料科学、低温与制冷工程、自动控制与信息技术等多门学科，属于涵盖多学科的交叉。要实现超导电力技术的实用化，有赖于从实用化超导材料的制备、超导材料的物理特性及其相互关系、超导磁体技术、超导电力装置的原理与优化设计研究、超导电力装置的运行控制及实时在线检测、超导电力装置的动力学特性及与电网的匹配协调运行、高效低温制冷技术等多个环节入手，进一步加大应用示范的力度，研制电压等级更高容量更大的示范样机，进一步提高超导材料的临界温度和应用性能以及低温制冷系统的效率及使用寿命。
六、总结
超导电力技术在提高电力系统的稳定性、可靠性、供电质量和实现电力设备的轻量化、小型化和节能等方面具有重大的应用前景，符合我国电力工业长远发展战略的需求。促进超导电力技术的广泛应用，将带来传统电力工业的重大变革。近年来，随着实用化高温超导材料的研究开发取得重大进展，世界各国相继开展了一系列的研究发展和应用示范工作，部分应用技术已经实现实用化，超导电力技术已经从梦想变成了现实，并展现了广阔的应用前景。但是，要实现超导电力技术的大规模应用，还需要解决一系列的科学技术问题，特别是需要进一步提高超导体的临界温度、研制出力学性能和电磁性能良好的超导线材、大幅度提高制冷系统的效率和使用寿命，进一步扩大应用示范规模。
