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4.6萬戶用戶。
在這里，電力負荷密度高達2.7萬千瓦，相當于上海平均電力負荷密度的5倍。商場、居民區(qū)、醫(yī)院、學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荷攀升的矛盾越發(fā)突出。如何破題？超導輸電提供了一種新的思路。
超導輸電，就是在零下196攝氏度的液氮環(huán)境下，利用超導材料的超導特性，使電力傳輸介質接近于零電阻，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。超導電纜具有損耗小、容量大等優(yōu)勢，它的應用對于城市電網建設具有重要現(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35千伏超導電纜輸電工程，核心技術國產化率達100%，開世界超大城市腹地引入超導電纜之先河。這標志著我國在超導電纜工程化應用領域掌握了核心技術，整體技術水平邁入全球領先行列。
“此次投運的超導電纜由國產二代高溫超導帶材制成，相當于同電壓等級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。”國網上海市電力公司總工程師謝偉介紹，超導電纜的應用可以解決市中心用電負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荷密度高、通道資源有限、電網“卡脖子”現(xiàn)象等提供了新的路徑。
超導輸電是前沿新材料與電力裝備相結合的新一代技術，也是當今世界各國科技實力角逐的重點領域。據國網上海電力科技部副主任楊建平介紹，超導電纜系統(tǒng)包括超導電纜本體、真空絕熱系統(tǒng)、低溫制冷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、超導終端及中間接頭等，是開發(fā)難度極大的多學科復雜系統(tǒng)，在電纜設計與制造、通道建設、制冷系統(tǒng)、性能試驗、工程運維等多方面面臨著挑戰(zhàn)。
由國家電網公司、上海電纜研究院等單位組成的聯(lián)合攻關團隊，在超導電纜系統(tǒng)的設計、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。關鍵技術研究方面，項目團隊開發(fā)了國內首套三相統(tǒng)包結構超導電纜系統(tǒng)，攻克了大長度絕熱管制造、大長度超導帶材繞包接續(xù)、大溫差終端絕緣設計等裝備制造瓶頸；工程實施層面，發(fā)明了世界首個超導電纜全程排管冷縮補償方法，解決了超導電纜大坡度、多轉角的敷設難題；運維準備層面，建立了綜合監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜狀態(tài)實時監(jiān)測；標準引領方面，已形成14項專利和2項標準。
超導電纜的成功應用，大大增強了中國制造的信心。“此次超導電纜實現(xiàn)了原材料、電纜本體制作、電纜監(jiān)控系統(tǒng)等全面國產化，在技術上國際領先。”上海市高溫超導重點實驗室主任、上海大學教授蔡傳兵說。
目前，上海市已經形成超導電纜的完整產業(yè)鏈，示范工程是一個新的起點。“未來，我們還將在公里數(shù)、電壓等級上繼續(xù)探索，尋找超導電纜更多的應用場景，在220千伏變電站聯(lián)絡線、分布式能源接入、大負荷用戶接入等應用場景持續(xù)探索?！敝x偉表示。
上海國際超導科技有限公司總經理、上海電纜研究所副總工程師宗曦華提出對超導電纜未來的構想：“我們將持續(xù)深化超導電纜性能研究，希望在超導電纜應用、超導電力裝備等領域取得更多原創(chuàng)成果?！?/p>
地表之下，超導電纜馭電而行，為城市中心提供充沛動能；地表之上，由超導電纜注入的創(chuàng)新動能蓬勃生發(fā)，延伸向更遠的未來。
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