2月21日下午，中國(guó)首條公里級(jí)高溫超導(dǎo)電纜示范工程啟動(dòng)大會(huì)在上海寶山城市工業(yè)園區(qū)舉行。這意味著，高溫超導(dǎo)電纜示范工程作為上海加快超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要突破口，已經(jīng)做好了技術(shù)儲(chǔ)備、工程建設(shè)、人才團(tuán)隊(duì)、產(chǎn)業(yè)承載的各項(xiàng)準(zhǔn)備，標(biāo)志著我國(guó)超導(dǎo)電纜實(shí)用產(chǎn)業(yè)化正式起步。
顛覆傳統(tǒng)電線電纜
高溫超導(dǎo)體是20世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。“超導(dǎo)體”是指能進(jìn)行超導(dǎo)傳輸?shù)膶?dǎo)電材料。零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性，特別是超導(dǎo)體的零電阻對(duì)于傳統(tǒng)以銅、鋁為導(dǎo)體的電線電纜更是顛覆性的。第二代高溫超導(dǎo)材料不像傳統(tǒng)電纜那么粗壯笨重，核心傳導(dǎo)層薄如蟬翼，輕若鴻毛。1000米的超導(dǎo)帶材，就像皮尺一樣，可盤卷起來(lái)，一個(gè)人就可以輕松拿起，更關(guān)鍵的是，它的輸電能力比同尺寸銅導(dǎo)線高出百倍。另?yè)?jù)測(cè)算，用銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有10左右%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國(guó)每年的電力損失即達(dá)上千億度。
專家解釋說(shuō)，“高溫超導(dǎo)”的概念，并非老百姓心目中的日常“高溫”，而是指相對(duì)于零下270攝氏度的低溫超導(dǎo)而言，高溫超導(dǎo)能在零下196攝氏度（77K）實(shí)現(xiàn)零電阻，由于實(shí)現(xiàn)零下196攝氏度低溫環(huán)境的成本大幅降低，因此顯露出廣闊的市場(chǎng)空間。
近幾年上海新材料產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域上海潛心布局十年，掌握了自主可控的核心技術(shù)。啟動(dòng)大會(huì)上，承擔(dān)超導(dǎo)電纜研制的上海電纜研究所與上海超導(dǎo)、上創(chuàng)超導(dǎo)兩家超導(dǎo)帶材公司，與國(guó)網(wǎng)上海電力公司，分別簽訂了帶材供應(yīng)和工程運(yùn)維的合作協(xié)議。
2019年底實(shí)現(xiàn)掛網(wǎng)運(yùn)行
據(jù)介紹，本次示范工程使用的高溫超導(dǎo)電纜將在上海電纜所超導(dǎo)中試基地完成一系列研制生產(chǎn)過(guò)程。基地作為國(guó)內(nèi)首個(gè)超導(dǎo)中試平臺(tái)，擁有可連續(xù)大長(zhǎng)度生產(chǎn)的超導(dǎo)電纜工藝車間、超導(dǎo)低溫實(shí)驗(yàn)室、智能化超導(dǎo)電纜數(shù)據(jù)中心、超導(dǎo)電纜電氣研究實(shí)驗(yàn)室、超導(dǎo)高壓大廳等，為開展超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)化中試研究打下良好的基礎(chǔ)。該基地集高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)評(píng)估及技術(shù)咨詢于一體，是目前國(guó)內(nèi)唯一具備在線連續(xù)化生產(chǎn)大長(zhǎng)度高溫超導(dǎo)電纜的單位，可為電網(wǎng)用戶提供超導(dǎo)電纜工程化應(yīng)用一攬子的解決方案。
此次啟動(dòng)的中國(guó)首條公里級(jí)高溫超導(dǎo)電纜示范工程，長(zhǎng)度1.2公里，預(yù)計(jì)2019年底實(shí)現(xiàn)掛網(wǎng)運(yùn)行，將全面、系統(tǒng)驗(yàn)證自主高溫超導(dǎo)技術(shù)在超大城市中心城區(qū)與電網(wǎng)耦合運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，積累第一手的應(yīng)用數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為推進(jìn)高溫超導(dǎo)材料在智能電網(wǎng)改造中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ)，將成為上海前沿新材料推動(dòng)創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化的典型范例。
隨著示范工程的試點(diǎn)應(yīng)用，在不久的未來(lái)，高溫超導(dǎo)輸電有望在上海智能電網(wǎng)建設(shè)上率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣：一是城市電網(wǎng)改造和電力擴(kuò)容方面，發(fā)揮高溫超導(dǎo)電纜載流量大、體積小的優(yōu)勢(shì)，在城市老舊電網(wǎng)改造，尤其是狹窄空間的電力增容擴(kuò)容過(guò)程中，作為更優(yōu)化的解決方案；二是人口密集區(qū)電力設(shè)施建設(shè)方面，發(fā)揮高溫超導(dǎo)輸電基本沒(méi)有電磁輻射、系統(tǒng)可靠性高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，緩解群眾對(duì)變電站、變壓器、輸變電線路等電力基礎(chǔ)設(shè)施的抵觸心理，降低工程時(shí)間成本和實(shí)施難度。高溫超導(dǎo)電纜示范工程作為產(chǎn)業(yè)化前中試性質(zhì)的示范應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)材料在輸配電領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用的必由之路。
全球研究開發(fā)方興未艾
當(dāng)前，全球范圍內(nèi)較長(zhǎng)距離高溫超導(dǎo)電纜的研究開發(fā)方興未艾，高溫超導(dǎo)電纜的實(shí)用化、商用化進(jìn)程正在加速，已有多組長(zhǎng)距離高溫超導(dǎo)電纜并入實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行，主要集中在美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)。目前已投運(yùn)的最長(zhǎng)高溫超導(dǎo)電纜位于德國(guó)埃森市，全長(zhǎng)約為1公里，采用第一代超導(dǎo)材料BSCCO。
隨著全球越來(lái)越關(guān)注高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)的發(fā)展，多國(guó)正在計(jì)劃開展超導(dǎo)電纜大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。如美國(guó)AMSC已經(jīng)正式啟動(dòng)將三大電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)完全互聯(lián)和可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的“Tres Amigas超級(jí)變電站”項(xiàng)目，采用高壓直流超導(dǎo)輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)。韓國(guó)正在推動(dòng)現(xiàn)有電力傳輸網(wǎng)采用高溫超導(dǎo)電纜的進(jìn)程，預(yù)計(jì)在未來(lái)五年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)50km高溫超導(dǎo)電纜在實(shí)際商業(yè)電網(wǎng)中的使用和服務(wù)。此外，日本、德國(guó)、荷蘭、丹麥等國(guó)家也正在積極運(yùn)籌本國(guó)的超導(dǎo)電纜規(guī)劃，構(gòu)建超導(dǎo)電纜輸電網(wǎng)絡(luò)。
其實(shí)，我國(guó)自“九五”以來(lái)即開展高溫超導(dǎo)電纜的研究，先后研制出多條不同長(zhǎng)度和電流的高溫超導(dǎo)電纜并投入實(shí)際工程運(yùn)用，為我國(guó)高溫超導(dǎo)電纜設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行積累了重要經(jīng)驗(yàn)。2013年，上海電纜研究所牽頭建成的國(guó)內(nèi)首套30米、35kV、低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜在寶山鋼鐵股份有限公司掛網(wǎng)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)在實(shí)用低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)中獲得重大突破，成為國(guó)際上少數(shù)成功建設(shè)低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜示范工程的國(guó)家。目前國(guó)內(nèi)尤其是東部沿海地區(qū)，對(duì)建設(shè)高溫超導(dǎo)電纜示范工程都表現(xiàn)出極大興趣。如南方電網(wǎng)已選址深圳平安大廈建設(shè)420米高溫超導(dǎo)輸電示范工程，并完成項(xiàng)目立項(xiàng)；天津富通百米級(jí)二代超導(dǎo)示范線已掛網(wǎng)運(yùn)行；河北雄安新區(qū)亦有意向在智能電網(wǎng)建設(shè)中采用高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)等。
