徐匯區(qū)，位于上海市中心城區(qū)的西南部，這里高樓與窄巷并行，商圈與民居交融，車水馬龍、人流如織，54.93平方公里內(nèi)常住人口超過110萬人。在人們看不見的地表之下，一項全新的嘗試正在進行——12月22日，世界首條35千伏公里級超導(dǎo)電纜示范工程在上海正式投運。
示范工程位于上海市中心，連接徐匯商業(yè)核心區(qū)兩座220千伏變電站，總長1.2公里，額定電流2200安培，額定容量133兆伏安，將源源不斷的電能送往轄區(qū)內(nèi)4.6萬戶用戶。
在這里，電力負(fù)荷密度高達(dá)2.7萬千瓦，相當(dāng)于上海平均電力負(fù)荷密度的5倍。商場、居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等城市樓宇密集而龐大，用電需求旺盛，與之相匹配的電力供應(yīng)十分重要。近年來，超大城市中心區(qū)地下管廊資源緊張與用電負(fù)荷攀升的矛盾越發(fā)突出。如何破題？超導(dǎo)輸電提供了一種新的思路。
超導(dǎo)輸電，就是在零下196攝氏度的液氮環(huán)境下，利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性，使電力傳輸介質(zhì)接近于零電阻，電能傳輸損耗趨近于零，從而實現(xiàn)低電壓等級的大容量輸電。超導(dǎo)電纜具有損耗小、容量大等優(yōu)勢，它的應(yīng)用對于城市電網(wǎng)建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義。
這項工程是目前世界上距離最長、輸送容量最大、接頭數(shù)量最多的全商業(yè)化運行35千伏超導(dǎo)電纜輸電工程，核心技術(shù)國產(chǎn)化率達(dá)100%，開世界超大城市腹地引入超導(dǎo)電纜之先河。這標(biāo)志著我國在超導(dǎo)電纜工程化應(yīng)用領(lǐng)域掌握了核心技術(shù)，整體技術(shù)水平邁入全球領(lǐng)先行列。
“此次投運的超導(dǎo)電纜由國產(chǎn)二代高溫超導(dǎo)帶材制成，相當(dāng)于同電壓等級4～6回普通電纜的輸送容量，同時可以節(jié)約70%的用地空間?！眹W(wǎng)上海市電力公司總工程師謝偉介紹，超導(dǎo)電纜的應(yīng)用可以解決市中心用電負(fù)荷高漲和資源通道緊張的矛盾，為有效破解超大城市中心負(fù)荷密度高、通道資源有限、電網(wǎng)“卡脖子”現(xiàn)象等提供了新的路徑。
超導(dǎo)輸電是前沿新材料與電力裝備相結(jié)合的新一代技術(shù)，也是當(dāng)今世界各國科技實力角逐的重點領(lǐng)域。據(jù)國網(wǎng)上海電力科技部副主任楊建平介紹，超導(dǎo)電纜系統(tǒng)包括超導(dǎo)電纜本體、真空絕熱系統(tǒng)、低溫制冷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、超導(dǎo)終端及中間接頭等，是開發(fā)難度極大的多學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng)，在電纜設(shè)計與制造、通道建設(shè)、制冷系統(tǒng)、性能試驗、工程運維等多方面面臨著挑戰(zhàn)。
由國家電網(wǎng)公司、上海電纜研究院等單位組成的聯(lián)合攻關(guān)團隊，在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的設(shè)計、施工、運維等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)研究，解決了工程落地的諸多難題。關(guān)鍵技術(shù)研究方面，項目團隊開發(fā)了國內(nèi)首套三相統(tǒng)包結(jié)構(gòu)超導(dǎo)電纜系統(tǒng)，攻克了大長度絕熱管制造、大長度超導(dǎo)帶材繞包接續(xù)、大溫差終端絕緣設(shè)計等裝備制造瓶頸；工程實施層面，發(fā)明了世界首個超導(dǎo)電纜全程排管冷縮補償方法，解決了超導(dǎo)電纜大坡度、多轉(zhuǎn)角的敷設(shè)難題；運維準(zhǔn)備層面，建立了綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜狀態(tài)實時監(jiān)測；標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)方面，已形成14項專利和2項標(biāo)準(zhǔn)。
超導(dǎo)電纜的成功應(yīng)用，大大增強了中國制造的信心?！按舜纬瑢?dǎo)電纜實現(xiàn)了原材料、電纜本體制作、電纜監(jiān)控系統(tǒng)等全面國產(chǎn)化，在技術(shù)上國際領(lǐng)先。”上海市高溫超導(dǎo)重點實驗室主任、上海大學(xué)教授蔡傳兵說。
目前，上海市已經(jīng)形成超導(dǎo)電纜的完整產(chǎn)業(yè)鏈，示范工程是一個新的起點?！拔磥?，我們還將在公里數(shù)、電壓等級上繼續(xù)探索，尋找超導(dǎo)電纜更多的應(yīng)用場景，在220千伏變電站聯(lián)絡(luò)線、分布式能源接入、大負(fù)荷用戶接入等應(yīng)用場景持續(xù)探索?！敝x偉表示。
上海國際超導(dǎo)科技有限公司總經(jīng)理、上海電纜研究所副總工程師宗曦華提出對超導(dǎo)電纜未來的構(gòu)想：“我們將持續(xù)深化超導(dǎo)電纜性能研究，希望在超導(dǎo)電纜應(yīng)用、超導(dǎo)電力裝備等領(lǐng)域取得更多原創(chuàng)成果?！?/p>
地表之下，超導(dǎo)電纜馭電而行，為城市中心提供充沛動能；地表之上，由超導(dǎo)電纜注入的創(chuàng)新動能蓬勃生發(fā)，延伸向更遠(yuǎn)的未來。
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