大云網(wǎng)售電觀察:石墨烯超導(dǎo)電性--你會(huì)是電力線損的“殺器”嗎?
大云網(wǎng)訊:最近朋友圈被刷屏的大事有:物理學(xué)家與宇宙學(xué)家史蒂芬·威廉·霍金謝世;習(xí)大大眾望所歸全票繼續(xù)當(dāng)選國(guó)家主席;然而一個(gè)叫曹原的中國(guó)年輕人一天兩次登上英國(guó)《Nature》雜志,而且一次性就占據(jù)了兩個(gè)席位!小編好奇作為世界頂級(jí)科學(xué)期刊--自然《Nature》,為啥如此看重一個(gè)中國(guó)毛頭小伙的科研發(fā)現(xiàn)?這科研成果是如何發(fā)現(xiàn)?它又將對(duì)科技界及電力行業(yè)產(chǎn)生怎樣巨大影響?
眾所周知,國(guó)家電改“管住中間,放開(kāi)兩頭”要管住中間,無(wú)非是因?yàn)殡姷膶傩裕m然可風(fēng)馳電掣、秒傳萬(wàn)里,卻難于大范圍長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存,所以出現(xiàn)要管卻難管好、難于真實(shí)核算的尷尬局面(當(dāng)前我國(guó)各省電力輸送損耗定在2.97%-9.37%之間)。但節(jié)能減排是當(dāng)今世界環(huán)保主題,實(shí)現(xiàn)“零電阻狀態(tài)”(也被稱(chēng)為“超導(dǎo)電性”)的零損耗傳輸也是科學(xué)家一直在試圖突破的難題,讓我們一起看一下影響電力輸送的線損“前世今生”。
一、電力線損是什么
線損指的是以熱能形式散發(fā)的能量損失,即為電阻、電導(dǎo)消耗的有功功率。線損具體講指是電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)在電能傳輸和營(yíng)銷(xiāo)過(guò)程中所產(chǎn)生的電能消耗和損失,簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是電從發(fā)電廠至用戶(hù)輸送期間消耗的能量。
二、產(chǎn)生線損的原因
所有用電設(shè)備消耗的電能都由導(dǎo)體傳輸。導(dǎo)體(線)由于自身有電阻的存在,能輸送電流的同時(shí)也能起到阻礙電流通過(guò)的作用,電流為克服電阻自身就要消耗部分電能,這損失的電能就是線損。
三、低耗傳輸?shù)奶剿?/strong>
我們都知道,能量傳輸主要是通過(guò)電纜(主要由銅芯+絕緣體組成)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在此過(guò)程中損耗量是非常巨大的。1911年,荷蘭物理學(xué)家,海克·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn),當(dāng)汞被冷卻至接近-273℃時(shí),電子可以通行無(wú)“阻”,從而將能源損耗降到最低,這個(gè)“零電阻狀態(tài)”被稱(chēng)為“超導(dǎo)電性”,這也是人類(lèi)第一次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體的存在,昂內(nèi)斯因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。
但悲劇的是,超導(dǎo)體要在接近絕對(duì)零度(-273℃)的環(huán)境下,才能顯現(xiàn)其近乎零損耗輸電的能力,而超導(dǎo)體的冷卻成本卻高得讓人絕望!全世界的科學(xué)家們都開(kāi)始了各種試驗(yàn),去尋找這種“低成本超導(dǎo)材料”。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Robert B. Laughlin說(shuō):“物理學(xué)家們已經(jīng)在黑暗(超導(dǎo)研究)中,徘徊了30年,試圖解開(kāi)銅氧化物超導(dǎo)的秘密......”
四、超導(dǎo)體的新突破
然而今天,我們這位中國(guó)的少年,就成為了照亮黑暗的那盞明燈!2017年8月,曹原和他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了石墨烯中的非規(guī)超導(dǎo)電性,然而研究過(guò)程起初并不順利,實(shí)驗(yàn)中最困難的地方在于如何將兩層石墨烯之間的轉(zhuǎn)角精確控制在1.1°(魔角)附近。在經(jīng)歷了一次又一次失敗后,曹原不言放棄,他們夜以繼日地呆在實(shí)驗(yàn)室里,克服了樣品無(wú)法承受高熱、機(jī)械部件有滯留回差等重重困難之后,震驚世界的石墨烯傳導(dǎo)試驗(yàn)終于成功了!它們可以在零阻力的情況下傳導(dǎo)電子,即刻顯現(xiàn)超導(dǎo)特性!
五、超導(dǎo)體應(yīng)用展望
石墨烯超導(dǎo)特性的這一重大發(fā)現(xiàn),是一個(gè)劃時(shí)代的科研創(chuàng)舉。大云網(wǎng)電力交易分析師認(rèn)為,雖然科研成果轉(zhuǎn)為實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走,相信它必定在電力傳輸材料的節(jié)能替代上產(chǎn)生巨大影響,必定是制造電能低耗傳輸品的主流。超導(dǎo)新產(chǎn)品的面世可大大降低電力運(yùn)輸成本,成為電力傳輸線損的一大“殺器”,必將惠澤全球千家萬(wàn)戶(hù)!
(大云網(wǎng)電力交易分析師:滄海一笑)
責(zé)任編輯:龍小蝦
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