上海有條超導電纜20年磨一劍?當年問海外買被拒后,決定從頭到尾自己造……
來源:上觀2021.11.16
記者從上海市經信委獲悉,選址徐匯、總長1.2公里的全球首條支撐超大城市骨干電網的超導電纜,有望于年內掛網送電,將在線路長度、載流量和應用場景等多項指標上實現國際領先。這條電纜可謂“20年磨一劍”,從關鍵材料、電纜結構、關鍵部件再到頂管敷設,均由上海企業和科研人員自主完成。
上海公里級超導電纜示范工程進入沖刺階段。
超導電纜是采用無阻材料作為導電體的電力設施,若將超導電纜置于零下196℃的低溫中,它就能傳輸強大電流,且幾乎不損失電能。數據顯示,在35千伏的設計電壓下,一根超導電纜能輸送超過2000安培的大電流,抵得上4至6根傳統35千伏大截面常規電纜。就此意義而言,超導技術對于破解戰略性新材料供應瓶頸、保障國家能源安全具有重大意義。
“在上海這一寸土寸金超大城市,高昂的建設走廊費用、架空導線入地,以及市民擔心的電磁污染問題等,都讓中心城區拓展輸電通道變得十分困難。超導電纜強大的輸電能力,能有效減少對土地和地下管廊占用,兼具損耗低、無污染等優點,成為城市電網改造中全新的解決思路。”上海國際超導科技有限公司副總經理張喜澤介紹。
但這條求索路,由零到一,從實驗室走向市場,上海用了20年。張喜澤透露,本世紀初,上海超導專家團隊曾考慮通過“引進、消化吸收再創新”的方式,在超導電纜產業中謀求突破。然而,聯系海外超導領軍企業后,對方非但不肯賣核心技術與設備,連材料都開出天價。合作遇阻后,上海決定——靠自己。
2010年,國內首根冷絕緣超導電纜通過型式試驗。
為此,上海市經信委、市科委等部門形成接力,持續多年通過重大項目,為上海大學和上海交通大學兩支“走出校園”創立企業的核心技術團隊提供支持。與此同時,上海尤其重視發揮市場機制,由政府部門牽頭,鼓勵超導材料、系統、應用等關鍵環節的企業組建產業聯盟。目前,上海已形成從材料研究、材料生產,到產品研究、生產及應用的完整產業鏈。在張喜澤看來,“像上海這樣在同一座城市具備如此完整產業鏈生態的,全球范圍大概也絕無僅有。”
2020年10月15日,長三角超導產業鏈聯盟啟動運營。
據悉,這條超導電纜的核心原料——總長超過300公里的超導帶材,由“上創超導”和“上海超導”兩家本土企業制備完成;而電纜系統的研發和制造方,則為在上海電纜研究所基礎上引入產業鏈核心單位“混改”而成的上海國際超導科技有限公司。
據介紹,超導電纜設計成“三色圓珠筆式”結構,系上海獨創。電纜外層的套管,相當于“圓珠筆身”。其內包裹著三股相互絕緣的超導線纜,用以傳送三相交流電,相當于三支“圓珠筆芯”。運行時,“圓珠筆”內充滿液氮,從而給線纜降溫,實現強大電流傳輸。與國際通行方案相比,“三色圓珠筆方案”安全性更高,壽命更長,更適合上海超大城市電網的實戰需求。但該方案的難度在于,對線纜套管絕熱、絕緣、密封和強度方面要求極高。
超導電纜設計成“三色圓珠筆式”結構,系上海獨創。
應用場景牽引,是上海超導技術最終形成實戰能力的一大關鍵。在這條1.2公里示范線之前,上海超導研究團隊已在寶鋼建設了一條50米長的超導輸電線,扛下了大電流波動考驗,更積累下關鍵運行數據。“寶鋼經驗”后,國網上海市電力公司才有底氣拿出市中心骨干電網,幫助上海超導技術和產業真正落地。
2016年,寶鋼示范工程已穩定運行三年。
據透露,當下多國都在計劃開展超導電纜大規模商業化應用,如德國已在探索12公里長超導電纜工程建設的可行性,美國、日本、荷蘭、丹麥等國家也正積極設計本國超導電纜規劃。上海方面,下一步將依托長三角,籌建超導制造業創新中心,打造超導產業高地。隨著超導材料、裝備等進一步發展,更多超導應用有望被“解鎖”。
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