一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114974793A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210758146.7(22)申请日2022.06.29(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人石晶徐颖任丽杨志星方家琨蔡针铭李敬东王创唐跃进(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201专利代理师尹丽媛(51)Int.Cl.H01F6/04(2006.01)H01F6/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统(57)摘要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。CN114974793ACN114974793A权利要求书1/2页1.一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，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。3.如权利要求2所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，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。5.如权利要求4所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，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。6.如权利要求1所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，所述液氢还用于与外部燃料电池发电装置连接，其输出的液氢能够作为储能介质，使得所述超导储能系统具有液氢热能和电磁两种储能形式组合，提高所述超导储能系统的整体储能密度。7.如权利要求1所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，所述超导储能系统还包括：数据采集装置，设置在所述杜瓦外，利用多组数据采集线以及对应的采集探头采集所述超导磁体的电磁热状态数据，以对所述超导磁体状态实时监测；评估所述超导磁体是否能够实时出力；通过超导磁体安全状态数据库实时判断所述超导磁体的安全裕度和响应潜力；当满足安全裕度后，所述超导磁体释放储存的电磁能。8.如权利要求7所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，多组所述数据采集线，在保证测量准确性的条件下，减小截面积，采用适当长度，能够减少热量侵入。9.如权利要求1‑8任一项所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，所述超导储能系统还包括：真空泵，与所述杜瓦连接，用于维持所述杜瓦内的真空环境，使得所述杜瓦的内部压力达到10‑3Pa量级，避免所述杜瓦内发生安全隐患。10.如权利要求1‑8任一项所述的利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统，其特征在于，所述超导储能系统还包括：2CN114974793A权利要求书2/2页失超保护装置，接入所述杜瓦内与所述超导磁体连接，当所述超导磁体失超时，将所述超导磁体的能量转移到所述超导磁体的外部，并通过电阻元件释放出来。3CN114974793A说明书1/4页一种利用液氢循环制冷及固氮冷却的超导储能系统技术领域[0001]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[0002]超导磁体运行过程中易受到电磁、机械干扰，且超