基于复合超导体的大型高温超导储能磁体优化设计与实验研究

摘要

在工程化应用中伴随超导储能系统容量越来越大,磁体线圈采用单根带材的载流量已经无法满足大容量储能的要求,为解决大型储能磁体高场下的大载流问题,本文提出一种螺旋内冷的复合超导体技术,应用带精英策略的遗传优化算法,建立基于复合超导体技术的高温超导储能磁体的优化设计模型,提出3MJ高温储能磁体优化设计方案.最后,首次采用自主研制的单根百米级复合超导体,构造完成一个超导储能磁体单元线圈样机,并进行液氮迫流和浸泡冷却下的临界电流特性测试实验,结果表明,该单元线圈临界电流达到650A@77K,超过了预期通流目标,证明了复合超导体技术在储能磁体应用中的可行性.对面向工程化应用的超导储能系统磁体设计提供了重要参考.