超伝導技術による電気エネルギーの輸送と貯蔵の高効率化

電気エネルギーの有効利用は我が国の重要課題の一つである。本研究では超伝導技術を開発して電力系統の構成機器をすべて超伝導化し、高効率・高密度・高安定性をもち、ほぼ無損失で運転される電力系統の構築を目指す。研究対象は超伝導発電機、超伝導ケーブル及び電力貯蔵用超伝導コイル(SMES)とし、ハード・ソフトの両面より研究した。まず超伝導発電機については、その励磁用の電力を小型のSMESから、エネルギー転送回路を通して供給することにより、従来提案されている励磁用直流電源(高圧・大電流)に較べて小容量でしかも即応励磁が可能であることを明らかにし、モデル装置を設計・製作してこの電源装置の基本動作実験に成功し、またこの回路のシミュレーションプログラムを作成して回路解析を行い、その特性を把握する等の成果を得た。次に、超伝導ケーブルとその端末については、従来提案の構造とは異なり、電気絶縁が優れ構造が単純で安価な押し出しPE型を提案し、クラック防止のためEPR絶縁を用いて製作に成功した。これは誘電体損が少なく、絶縁耐力も高い。更にケーブルの運用面でも新知見を得た。電力貯蔵装置(特にSMES)の最適配置と負荷率の向上に関し、まず将来の各種電源とSMESとの動的ベストミックスについての新方法の提案とその有用性の確認、またSMESと競合関係にある火力・揚水発電装置との比較、SMESの系統特性に与える影響等を明らかにした。SMESによる電力系統の安定化制御効果については、その効果の程度を、現用の対策(AVR・PSS・ガバナ・SVC等)と比較してその優位性を明らかにし、またそのエネルギー貯蔵密度の増大のため画期的な方策を提案した。更にSMESのコイルの耐電圧を増加して、急激な電力の出し入れを可能とするためLH_eの絶縁特性を明らかにし、更にクエンチの検出法とクエンチ対策について新手法を開発して実証した。

電気エネルギーの有効利用は我が国の重要課題の一つである。本研究では超伝導技術を開発して電力系統の構成機器をすべて超伝導化し、高効率・高密度・高安定性をもち、ほぼ無損失で運転される電力系統の構築を目指す。研究対象は超伝導発電機、超伝導ケーブル及び電力貯蔵用超伝導コイル(SMES)とし、ハード・ソフトの両面より研究した。まず超伝導発電機については、その励磁用の電力を小型のSMESから、エネルギー転送回路を通して供給することにより、従来提案されている励磁用直流電源(高圧・大電流)に較べて小容量でしかも即応励磁が可能であることを明らかにし、モデル装置を設計・製作してこの電源装置の基本動作実験に成功し、またこの回路のシミュレーションプログラムを作成して回路解析を行い、その特性を把握する等の成果を得た。次に、超伝導ケーブルとその端末については、従来提案の構造とは異なり、電気絶縁が優れ構造が単純で安価な押し出しPE型を提案し、クラック防止のためEPR絶縁を用いて製作に成功した。これは誘電体損が少なく、絶縁耐力も高い。更にケーブルの運用面でも新知見を得た。電力貯蔵装置(特にSMES)の最適配置と負荷率の向上に関し、まず将来の各種電源とSMESとの動的ベストミックスについての新方法の提案とその有用性の確認、またSMESと競合関係にある火力・揚水発電装置との比較、SMESの系統特性に与える影響等を明らかにした。SMESによる電力系統の安定化制御効果については、その効果の程度を、現用の対策(AVR・PSS・ガバナ・SVC等)と比較してその優位性を明らかにし、またそのエネルギー貯蔵密度の増大のため画期的な方策を提案した。更にSMESのコイルの耐電圧を増加して、急激な電力の出し入れを可能とするためLH_eの絶縁特性を明らかにし、更にクエンチの検出法とクエンチ対策について新手法を開発して実証した。