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金建勋 著

图书标签:

• 高温超导
• 储能技术
• 超导材料
• 电力系统
• 能源存储
• 物理学
• 材料科学
• 应用技术
• 前沿科技
• 低温工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030278753

版次：1

商品编码：10705311

包装：平装

丛书名： 高温超导技术系列丛书

开本：16开

出版时间：2011-06-01

用纸：胶版纸

页数：313

编辑推荐

自高温超导现象于1986年被发现以来，高温超导材料、高温超导机理和高温超导应用迅速得到广泛和深入的研究。
由金建勋编著的《高温超导储能原理与应用》内容以高温超导技术及其在储能装置技术中的应用为主，其中包括了作者许多实际的相关研究内容。本书共六章节，主要内容为超导磁储能技术的基本原理，超导磁储能磁体技术，超导磁储能系统中的变流器技术等。

内容简介

《高温超导储能原理与应用》全面讲述了高温超导储能原理、技术与应用。内容主要包括绪论、超导磁储能技术的基本原理、超导磁储能磁体技术、超导磁储能系统中的变流器技术、超导磁储能系统的应用研究，以及飞轮储能技术及其应用研究。
《高温超导储能原理与应用》可供从事应用超导技术研究工作的科技工作者、电工与电力技术领域的技术人员、电力设备研制和生产行业的技术人员，以及高等院校相关专业的师生参考。

作者简介

金建勋，教授，出生于北京。1985年毕业于北京钢铁学院（现为北京科技大学）物理化学系金属物理专业。自1991年起开始从事高温超导研究，分别在澳大利亚新南威尔士大学和卧龙岗大学获得硕士学位和博士学位。自1997年起，先后作为研究员和高级研究员，在澳大利亚从事高温超导及其应用技术研究。2005年回国并继续从事应用超导与电工技术研究。曾主持过多项政府、大学及工业研究项目，在应用超导领域有大量原创性工作及多项技术发明专利，在国际学术刊物和会议上发表学术论文数百篇，并参与了大量国内外学术活动，获得多项奖励。

目录

前言
第1章 绪论
1.1 现代电力系统的发展趋势
1.1.1 大型集中式供电互联电网
1.1.2 分布式发电系统
1.1.3 微型电网
1.1.4 智能电网
1.2 现代电力系统中的电能质量问题
1.2.1 电能质量问题
1.2.2 电能质量问题的解决方案
1.3 储能技术与现代电力系统
1.3.1 不同储能技术的特性比较
1.3.2 超导储能技术概述
1.3.3 超导储能技术的经济可行性分析
参考文献

第2章 超导磁储能技术的基本原理
2.1 超导磁储能的基本原理和装置结构
2.2 超导磁储能的基本理论模型
2.2.1 自然充放电基本原理
2.2.2 受控放电过程的稳态分析
2.2.3 受控放电过程的动态分析
2.2.4 超导磁储能理论模型的建立
2.3 基于谐振充电技术的超导磁储能模型及其应用
2.3.1 直接充电技术的缺陷分析
2.3.2 谐振充电技术的可行性分析
2.3.3 一种实用的谐振充电电路方案探讨
2.4 其他超导磁储能模型简介
2.4.1 基于z源变流器技术的超导磁储能模型
2.4.2 基于电磁感应技术的磁通泵充电模型
2.4.3 基于集中参数网络模型的超导线圈建模
参考文献

第3章 超导磁储能磁体技术
3.1 超导线材特性及其发展状况
3.1.1 低温超导材料
3.1.2 高温超导材料
3.1.3 二硼化镁超导材料
3.2 超导磁体设计与优化
3.2.1 超导磁体的设计要求及计算
3.2.2 超导磁体设计与优化方法
3.2.3 超导磁体设计与优化实例分析
3.3 超导磁体装置的关键技术
3.3.1 低温制冷
3.3.2 超导开关
3.3.3 电流引线
3.3.4 失超检测与保护
3.3.5 绝缘
3.4 超导磁储能磁体装置的实验测试及分析
3.4.1 制冷系统的性能测试及分析
3.4.2 磁体绝缘安全测试及分析
3.4.3 磁体系统整体性能测试及分析
3.5 超导磁储能磁体装置发展概况
3.5.1 超导磁储能磁体装置总结
3.5.2 超导磁储能实际装置举例
参考文献

第4章 超导磁储能系统中的变流器技术
4.1 超导磁储能用变流器的发展概述
4.2 超导磁储能用变流器的拓扑结构及性能比较
4.2.1 电压源变流器
4.2.2 电流源变流器
4.2.3 电压源和电流源变流器的性能比较
4.2.4 电压源和电流源变流器的仿真实例分析
4.3 超导磁储能用变流器的控制技术
4.3.1 基于阶梯波的PWM技术
4.3.2 基于载波组的PWM技术
4.3.3 多电平电压SVM技术
4.3.4 移相式SPWM技术
4.3.5 非线性控制技术
4.3.6 变流器控制技术的性能比较
参考文献

第5章 超导磁储能系统的应用研究
5.1 柔性交流传输系统应用
5.1.1 应用需求分析及应用方案
5.1.2 静止同步补偿器应用及实例分析
5.1.3 静止同步串联补偿器应用及实例分析
5.1.4 统一潮流控制器应用及实例分析
5.2 分布式发电系统应用
5.2.1 应用需求分析及应用方案
5.2.2 光伏发电系统应用及实例分析
5.2.3 风力发电系统应用及实例分析
5.2.4 水力发电系统应用及实例分析
5.3 微电网系统应用
5.3.1 应用需求分析及应用方案
5.3.2 应用实例分析
5.4 不问断电源系统应用
5.4.1 应用需求分析及应用方案
5.4.2 应用实例分析
5.5 混合能源系统应用
5.5.1 应用需求分析及应用方案
5.5.2 应用实例分析
5.6 功能复合与特殊应用
5.6.1 超导限流储能装置复合应用
5.6.2 多功能应用
5.6.3 电流控制器应用
5.6.4 电力系统状态诊断应用
5.7 智能电网系统综合应用探讨
参考文献

第6章 飞轮储能技术及其应用研究
6.1 飞轮储能系统的基本原理与装置结构
6.2 飞轮储能关键技术研究
6.2.1 飞轮转子储能的原理及优化设计
6.2.2 轴承系统的不同结构特性分析
6.2.3 飞轮电机及功率变换装置
6.3 超导块材磁悬浮技术
6.3.1 超导块材磁悬浮的基本原理与结构
6.3.2 超导块材磁悬浮实验和理论研究发展概况
6.3.3 超导块材磁悬浮实验测试及理论分析
6.4 飞轮储能技术的应用和发展
6.4.1 飞轮储能技术的应用概况
6.4.2 大型超导飞轮储能装置实例
6.4.3 飞轮储能技术的应用展望
参考文献

前言/序言

好的，这是为您准备的图书简介，内容涵盖了《高温超导储能原理与应用》之外的多个科技领域，力求详尽和专业： --- 晶体结构演化与功能材料设计 一部深入探讨物质微观结构、宏观性能关联性的前沿专著 本书聚焦于现代材料科学的核心命题：如何通过对物质晶体结构的精确控制和设计，来实现特定功能的宏观材料的理性构建。全书以物理化学视角为基础，结合先进的计算模拟技术和实验表征手段，系统梳理了从原子尺度到宏观尺度的材料科学原理与工程应用。 第一部分：晶体结构基础与缺陷工程 本部分首先回顾了晶体学的基本概念，包括布拉维点阵、密堆积原理、空间群理论，并详细阐述了理想晶体结构在真实材料中必然存在的各种缺陷类型，如点缺陷（空位、间隙原子、取代杂质）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。 重点章节深入探讨了缺陷如何决定材料的诸多基本性能。例如，我们分析了位错运动在塑性变形中的核心作用，解释了弗伦克尔和肖特基缺陷在离子导电性和半导体掺杂中的机制。此外，书中还引入了非化学计量学的概念，阐释了如何通过精确调控晶体中的非整数原子比来实现电荷补偿和功能性的诱导，这对于理解和设计氧化物半导体和高熵合金至关ட்ட重要。 第二部分：功能性晶体的构筑与相变动力学 本部分将视角转向具有特定电、磁、光、热特性的功能晶体。书中详细分析了铁电性、压电性、热释电性的微观机制，重点讨论了波恩-奥芬海默近似下的电极化与晶格畸变的耦合关系，并以钛酸钡（$ ext{BaTiO}_3$）为例，剖析了其钙钛矿结构下的居里点转变与畴结构演化。 在磁性材料方面，本书系统梳理了磁晶各向异性、磁耦合机制（铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性）的交换作用理论。通过对朗道-里弗斯方程的修正应用，阐述了磁畴壁的运动动力学，为硬磁材料和软磁材料的设计提供了理论指导。 相变部分是本书的亮点之一。我们不仅讨论了热力学平衡下的相图绘制，更着重于非平衡相变动力学，特别是先驱有序、成核-长大机制在马氏体转变、固态扩散结晶过程中的建模与模拟。利用相场（Phase-Field）方法，我们对晶粒生长、晶界迁移的微观过程进行了精细的数值重现。 第三部分：先进计算方法在材料设计中的应用 本部分专注于现代材料科学的“加速器”——计算模拟技术。 首先，书中详细介绍了第一性原理计算（Density Functional Theory, DFT）在预测材料基态结构、电子能带结构、弹性模量和态密度（DOS）中的应用流程和精度限制。我们展示了如何利用GGA+U或混合泛函来更准确地描述d/f电子系统的强关联效应。 其次，对分子动力学（MD）模拟的应用进行了深入探讨，包括经典力场（如EAM、ReaxFF）的构建与验证。重点案例研究包括：液态金属的扩散系数计算、高压下晶体结构的演变模拟，以及模拟材料在极端条件下的力学响应。 最后，本书引入了机器学习（ML）在材料信息学中的前沿应用。我们讲解了如何利用高通量计算数据和实验数据库，训练出能够预测新合金成分、优化烧结工艺参数的代理模型（Surrogate Models），从而极大地缩短了新材料的研发周期。 第四部分：纳米结构材料的尺度效应与界面科学 材料性能在纳米尺度下会发生显著的尺寸依赖性变化。本部分探讨了量子尺寸效应在半导体纳米晶体（量子点）中的体现，并分析了表面能、表面应力对纳米颗粒稳定性的影响。 界面是理解复合材料和异质结性能的关键。书中详细分析了异质结的能带对齐（Type-I, Type-II, Z-scheme），这对光电转换器件的效率至关重要。同时，我们深入研究了晶界工程，讨论了特定晶界（如$Sigma 3$孪晶界）对提高材料强度和降低晶界扩散率的作用。 目标读者与价值 本书面向材料科学、物理学、化学工程及相关领域的本科高年级学生、研究生以及科研人员。它不仅提供了坚实的理论基础，更通过大量案例研究和计算方法指导，展示了如何将微观机理转化为可控的宏观材料性能，是理解和驱动下一代先进功能材料发展的必备参考书。 ---

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的排版和注释系统做得相当出色。虽然主题深奥，但页边距的留白恰到好处，使得长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。最让我感到惊喜的是，书中对于一些关键物理量和材料参数的定义，都提供了详尽的注释和单位换算说明，这对于需要频繁进行跨学科信息检索的读者来说，无疑是极大的便利。它体现了一种对读者学习过程的充分体贴。此外，书中对不同国家和地区在超导储能领域的专利布局和标准制定情况的概述，也为行业观察者提供了宝贵的宏观视角。总而言之，这部书不仅是一部严谨的学术专著，更像是一份全面的行业白皮书，它以无可辩驳的深度和广度，为我们理解和推进下一代电能存储技术提供了坚实的基础和清晰的路线图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常具有“工匠精神”。它不追求花哨的时髦词汇，而是用最严谨、最精确的语言去描绘科学的内在逻辑。我尤其欣赏它在章节末尾设置的“思维拓展”或“未来展望”栏目。这些部分往往会跳出既有的技术框架，提出一些富有挑战性的开放性问题，激发读者思考技术瓶颈的突破口。例如，书中对高磁场下超导体的磁通钉扎机制进行了深入剖析，不仅回顾了传统的涡旋理论，还引入了近期的量子涨落模型，这种跨越不同时代理论体系的对比分析，极大地丰富了读者的认知深度。此外，书中对不同储能技术路线的经济性评估和环境影响分析也做到了客观公正，没有一味地鼓吹某一种技术，而是基于数据和实际运行情况进行权衡，体现了作者严谨的科学态度和高度的社会责任感。

评分☆☆☆☆☆

我翻阅了许多关于能量存储的书籍，但很少有像这本书一样，能够如此清晰地梳理出技术脉络的复杂性。它没有回避那些困扰行业多年的难题，反而将这些难点作为重要的知识点进行解析。比如，在谈到如何将超导技术从实验室带入大规模实际应用时，书中详细分析了低温恒温器（Cryocooler）的可靠性、运行效率与长期维护成本之间的微妙平衡。这种对“工程化落地”的关注，使得全书的价值陡然提升，不再是高悬于空的理论探讨。阅读过程中，我常常需要停下来，对照着书中的流程图和系统架构图，在脑海中模拟整个储能系统的运行状态，这是一种主动学习的过程，也是本书引导读者进行深度思考的成功体现。它更像是一位经验丰富的导师，在你面前展开一张技术蓝图，耐心地为你指明每条路径的风险与机遇。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的结构安排颇为精巧，从宏观的物理基础到微观的材料特性，层层递进，为初涉此领域的读者构建了一个坚实的知识框架。尤其值得称道的是，作者在阐述复杂概念时，并非简单地罗列公式和现象，而是辅以大量生动的工程实例和历史背景。例如，在讲解磁悬浮列车中超导磁体的设计时，书中详细剖析了不同拓扑结构对磁场均匀性和稳定性的影响，这种深入浅出的讲解方式，极大地降低了理解门槛。我个人非常欣赏其中关于“临界电流密度”和“失超保护机制”的章节，它们不仅提供了详尽的理论推导，更结合了当前主流的电网级储能系统面临的实际挑战，使得理论与实践紧密结合，读起来让人感到非常踏实和受用。书中的图表绘制精良，清晰地展示了复杂的物理过程和数据趋势，这在许多同类专业书籍中是难能可贵的。对于希望系统性掌握该领域核心技术的工程师和研究生来说，这本书无疑是一份极其宝贵的参考资料，它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题思路的启蒙。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的感受，就像进行了一次酣畅淋漓的思维探险。作者的文笔带着一种难以言喻的学术激情和对科学边界的敬畏感，使得原本枯燥的理论推导也变得引人入胜。我特别关注了其中关于新型高温超导材料发展潜力的探讨部分，那部分内容显然凝聚了作者多年的研究心得和敏锐的洞察力。书中对钇钡铜氧（YBCO）薄膜在制备过程中的缺陷控制、晶界效应的量化分析，以及如何通过优化界面工程来提升材料的宏观性能，描述得极其细致入微，几乎能让人感受到实验室内精密的仪器操作和严苛的参数控制。这种对细节的执着，使得本书超越了一般的科普或教材范畴，更像是一份高质量的研究报告汇编。对于资深研究人员而言，这本书提供了一个重新审视和验证自己研究路径的绝佳视角，书中引用的前沿文献和实验数据也为后续研究指明了新的方向。

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高温超导是目前最活跃的领域

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帮朋友买的，朋友说书还不错