能源领域新材料的新突破

可再生能源高比例接入和快速增长的能源需求使得能源大规模传输与存储、能源系统安全稳定运行以及终端能源利用效率提升等方面成为未来能源网发展的关键问题。若新材料在能源传输、绝缘防护、装备性能、电能变换和规模化能量存储等领域取得重大突破，将对上述一系列严峻挑战发挥着不可替代的核心作用，同时也为实现智能电网与能源网融合提供有力的技术支撑。

在能源传输方面，网络损耗是制约可再生能源广域接入背景下大规模能源远距离传输的重要难题之一。目前超导材料和新型电材料成为学术界的研究热点，关键技术指标正朝着电阻率低、机械强度高、耐腐蚀、磨损性能好、可加工性好、性价比高等方向发展，未来对实现大容量、远距离、高效率的能源输配供将产生重大影响。

在绝缘防护方面，未来特高压输电电压等级的提高，输电网络规模的扩大，电力电子的广泛深层次应用以及气电混合网络传输等新形态都对绝缘新结构和新技术提出了新要求。智能绝缘材料和纳米改性绝缘材料等新型绝缘材料，具备仿生功能和感知环境能力，绝缘强度和可靠性得到了充分提升，适用于多场景的恶劣工况，为保证未来智能电网和能源网融合发展提供了安全、可靠、环保的必要支撑。

在装备性能方面，先进电工磁性材料的研制可极大推动电工装备的持续发展和新装备的研制，提高电网智能电力设备的设计水平和效率，减小电力设备的体积和质量，其应用于电网的智能传感器将有助于实现电网信息采集和状态监测，提高新型电力系统运行的可靠性。磁性材料的应用是智能电网与能源网提高效率的重要手段，也是智能电网与能源网融合可靠运行的重要保障。(www.xing528.com)

在电能变换方面，目前以硅基半导体为典型的半控型器件和全控型器件应用最为广泛。然而，半控型器件因自身特点会在系统故障时造成二次影响，全控型器件则由于容量和耐压耐流等瓶颈问题无法取得新的突破，这严重制约了电力电子技术在未来电网和能源网中的应用。以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的新型宽禁带半导体材料因具有极低导通比电阻、高开关速度和频率以及4倍于硅器件的最大理论工作温度，将以其优异的性能在未来电网的发电、输电和用电等方面得到更广泛应用。宽禁带半导体设备的引入，必将给智能电网带来革命性的变化。

在能量存储方面，储能装置以电能、动能、热能等形式为主，可以为电网和能源网提供能量缓冲作用，作为网络中的特殊单元，可以被灵活控制和调度。目前储能材料的研制重点集中在低成本、高能量密度、大容量、长寿命等关键问题的攻关上，已出现了超级电容活性材料、高能量密度锂离子电池材料、半固态锂电池等一批新型材料。储能材料和技术的进一步发展，将在实现能源网的削峰填谷、改善电能质量、提高供电供能可靠性、提高可再生能源并网发电率和提高能源转换效率等方面发挥更为突出的作用。储能是实现电网安全、可靠、清洁、高效、经济的必要环节，也是实现智能电网与能源网融合的重要功能单元。