近期,我國首條公里級高溫超導(dǎo)電纜示范工程正在如火如荼地鋪設(shè)中。該電纜將連接徐匯區(qū)田林地區(qū)的兩座變電站,這也將是全球范圍內(nèi)首次在超大城市的腹地引入超導(dǎo)電纜,它所承載的電流容量也將會是世界第一。
隨著城市化和工業(yè)化的飛速發(fā)展,高溫超導(dǎo)技術(shù)作為具有戰(zhàn)略意義的前沿引領(lǐng)技術(shù),在城市電網(wǎng)改造、磁懸浮交通、大科學(xué)裝置等領(lǐng)域都展現(xiàn)出廣泛應(yīng)用前景。高溫超導(dǎo)輸電,被譽為本世紀(jì)電力行業(yè)的一場革命,具有損耗低、容量大、體積小、無污染等優(yōu)點。
隨著此項試點應(yīng)用,未來高溫超導(dǎo)輸電有望在上海智能電網(wǎng)建設(shè)上率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣,在城市電網(wǎng)改造、狹窄走廊主干電網(wǎng)、需求特殊且常規(guī)技術(shù)難以解決的場合獲得更多應(yīng)用及推廣。
No.1
顛覆傳統(tǒng) 見證超導(dǎo)電纜應(yīng)用從無到有
高溫超導(dǎo)體,可以說是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。1911年,荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯意外發(fā)現(xiàn),將汞冷卻到零下268.95℃時,其電阻突然消失,這種現(xiàn)象被稱為超導(dǎo)電性。然而,零下268.95℃已接近絕對零度(零下273.15℃),必須用昂貴的液氦才能把溫度降到這么低。
1986年,IBM實驗室的柏諾茲和繆勒首次發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料,將臨界溫度大幅提高,使其能在低價的液氮降溫環(huán)境下達(dá)到“零電阻”。宗曦華認(rèn)為,由此也解開了科學(xué)家們對高溫超導(dǎo)研究的序幕,掀起一陣科研熱潮。
其實“高溫超導(dǎo)”這個概念,并非普通人認(rèn)為的“高溫”,其實是指相對于零下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)實現(xiàn)零電阻,由于實現(xiàn)零下196攝氏度低溫環(huán)境的成本大幅降低。
與傳統(tǒng)的銅鋁材料電纜相比,高溫超導(dǎo)電纜還有什么優(yōu)勢?無電阻和抗磁性是超導(dǎo)材料的兩個最重要的特性。和傳統(tǒng)電纜相比,高溫超導(dǎo)電纜體積小,損耗低,超導(dǎo)電纜周圍的磁場始終處于一個較為穩(wěn)定的狀態(tài),有很強的系統(tǒng)安全性。因此,高溫超導(dǎo)電纜有廣闊的應(yīng)用前景。
縱觀超導(dǎo)行業(yè)發(fā)展史,單從超導(dǎo)材料的理論研究來看,中國在國際上處于較為領(lǐng)先的地位,但是在超導(dǎo)材料的實用化來說,中國落后于美國等西方國家,中國超導(dǎo)電纜的起步可能是2000年左右。
2000年初,世界上僅有少數(shù)幾個國家掌握超導(dǎo)電纜制備技術(shù),這些國家在超導(dǎo)電纜核心技術(shù)方面(包括超導(dǎo)電纜的制造設(shè)備、超導(dǎo)終端等)態(tài)度明確,就是拒絕交流。
No.2
衣帶漸寬終不悔 國內(nèi)超導(dǎo)電纜實現(xiàn)零的突破
面對國外的強硬態(tài)度,上海電纜研究所超導(dǎo)項目團隊最終實現(xiàn)了工藝車間中所有生產(chǎn)線的自主設(shè)計。在近20年的研究歷程中,每條生產(chǎn)線平均被改造的次數(shù)超過10次以上。
功夫不負(fù)有心人,在廣大超導(dǎo)人的共同努力下,這條電纜終于在2013年12月9號正式掛網(wǎng)運行。
中國首條公里級高溫超導(dǎo)電纜示范工程緣何落戶上海?正是這條 35kV低溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜為此示范工程最終落滬贏得了重要砝碼。
No.3
摒棄單打獨斗 建立超導(dǎo)聯(lián)盟產(chǎn)學(xué)研深度融合
致力于長遠(yuǎn)發(fā)展,超導(dǎo)電纜實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,不只滿足于對某一根電纜產(chǎn)品的研究,而是會從整個超導(dǎo)電纜的產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)來考慮,包括聯(lián)合上下游的用戶、高?;蛘唠娏ζ髽I(yè)等來共同推進(jìn)這個項目。
同時,在推進(jìn)超導(dǎo)電纜工裝設(shè)備相關(guān)的研究時,不僅是圍繞著產(chǎn)品研究,而是從工裝設(shè)備的工藝檢測標(biāo)準(zhǔn)等方面出發(fā),思考如何讓上下游協(xié)調(diào)發(fā)展。
超導(dǎo)聯(lián)盟團隊成員涵蓋高溫超導(dǎo)帶材、超導(dǎo)電力應(yīng)用、高壓絕緣、低溫制冷、機械設(shè)計、自動控制等專業(yè),不但為超導(dǎo)電纜的研制提供系統(tǒng)的人才組合,也為未來相應(yīng)的超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電機、超導(dǎo)儲能器等超導(dǎo)電力設(shè)備的研究開發(fā)提供了人才儲備。
No.4
為經(jīng)濟發(fā)展注入新動能 上海正建設(shè)有全球影響力的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)中心
中國是電纜的制造大國。2016年,電纜行業(yè)一年的產(chǎn)值就已經(jīng)達(dá)到1.4萬億,僅次于機械工業(yè)領(lǐng)域的汽車產(chǎn)業(yè)。“電線電纜是工業(yè)肌體的‘血管和神經(jīng),在這1.4萬億中,電力電纜占比近一半。
龐大的市場結(jié)合上海超大城市智能電網(wǎng)建設(shè)的愿景與需求,綜合考慮上海新材料創(chuàng)新成果豐富、高端應(yīng)用集聚的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)綜合成本持續(xù)上升的現(xiàn)狀,高溫超導(dǎo)作為戰(zhàn)略性的前沿新材料產(chǎn)業(yè),具備重點培育和發(fā)展的現(xiàn)實意義。
隨著首條公里級高溫超導(dǎo)電纜示范工程的試點應(yīng)用,在不久的將來,高溫超導(dǎo)輸電有望在上海智能電網(wǎng)建設(shè)上率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣。
一是城市電網(wǎng)改造和電力擴容方面,發(fā)揮高溫超導(dǎo)電纜載流量大、體積小的優(yōu)勢,在城市老舊電網(wǎng)改造,尤其是狹窄空間的電力增容擴容過程中,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)輸電基本沒有電磁輻射、系統(tǒng)可靠性高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢,緩解群眾對變電站、變壓器、輸變電線路等電力基礎(chǔ)設(shè)施的抵觸心理,降低工程時間成本和實施難度。
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,是實現(xiàn)超導(dǎo)材料在輸配電領(lǐng)域規(guī)?;瘧?yīng)用的必由之路。
面向國內(nèi)外企業(yè)和團隊啟動全方位、全流程、全產(chǎn)業(yè)鏈的招商引資和項目導(dǎo)入工作,通過超導(dǎo)電力電纜的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶動繞組線、架空線等其他領(lǐng)域超導(dǎo)電力產(chǎn)品和技術(shù)的自主化發(fā)展,加快培育高溫超導(dǎo)輸配電技術(shù)策源地,打造高溫超導(dǎo)這一產(chǎn)業(yè)“新動能”,將上海超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)成為具有全球影響力的超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集聚中心,助力提升上海城市能級和核心競爭力。
在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中,上海將搶占科技經(jīng)濟制高點,努力走出一條大膽創(chuàng)新、穩(wěn)健應(yīng)用的發(fā)展之路,全力推動實現(xiàn)上海制造業(yè)高端轉(zhuǎn)型和跨越式發(fā)展。
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