我国首条公里级高温超导电缆示范工程在沪启动
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摘要:此次启动的中国首条公里级高温超导电缆示范工程,长度1.2公里,预计2019年底实现挂网运行,将全面、系统验证自主高温超导技术在超大城市中心城区与电网耦合运行的可靠性、稳定性和经济性。

今天下午,中国首条公里级高温超导电缆示范工程启动大会在上海宝山城市工业园区举行,这意味着高温超导电缆示范工程作为上海加快超导技术产业化的重要突破口,已经做好了技术储备、工程建设、人才团队、产业承载的各项准备,标志着我国超导电缆实用产业化正式起步。

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新萄京娱乐网址,最晚10个月后,我国第一根公里级高温超导电缆就将正式挂入上海电网,连接中心城区的两座变电站。这也将是全球范围内首次在超大城市的腹地引入超导电缆,它所承载的电流容量也将会是世界第一。

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中国首条公里级高温超导电缆示范工程启动大会21日在上海宝山城市工业园区举行,这标志着中国超导电缆实用产业化正式起步。

超导电缆将如何铺设?它将给城市带来什么价值?未来,超导产业会面临怎样的发展机遇?带着这些问题,记者展开了采访。

高温超导电缆实用产业化在上海迎来重大突破!

眼前这个就是高温超导电缆,它是由这些细细的超导材料组成,而1根超导带材相当于1/10头发丝厚度。相比传统电缆来说,高温超导电缆的容量大,一根相当于传统的6-9根,同时也能以小换大。“从跨电压等级来说,可以用低电压超导代替高电压传统电缆,比如10千伏的超导电缆可以替代35千伏到110千伏的常规电缆 35千伏的超导电缆相当于110千伏到220千伏的常规电缆。”上海电缆研究所超导公司副总经理张喜泽介绍。

当前,全球范围内较长距离高温超导电缆的研究开发方兴未艾,高温超导电缆的实用化、商用化进程正在加速,已有多组长距离高温超导电缆并入实际电网运行,主要集中在美国、日本、韩国、德国。随着全球越来越关注高温超导输电技术的发展,多国正在计划开展超导电缆大规模商业化应用。

超导电缆将在徐汇区泡个“地下冰水浴”

2月21日下午,中国首条公里级高温超导电缆示范工程启动大会在上海宝山城市工业园区举行。这意味着,高温超导电缆示范工程作为上海加快超导技术产业化的重要突破口,已经做好了技术储备、工程建设、人才团队、产业承载的各项准备,标志着我国超导电缆实用产业化正式起步。

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此次启动的中国首条公里级高温超导电缆示范工程,预计2019年底实现挂网运行,将全面、系统验证自主高温超导技术在超大城市中心城区与电网耦合运行的可靠性、稳定性和经济性,积累第一手的应用数据和经验,为推进高温超导材料在智能电网改造中实现产业化应用推广奠定基础,致力成为上海前沿新材料推动创新成果产业化的典型范例。

即将在上海铺设的这根超导电缆,是超导应用史上的一次重大进步,也将是新材料和电力行业的重大示范工程。根据规划,电缆将连接徐汇区田林地区的两座变电站,主要采取地下埋设的方式,总长约1.2公里。建成挂网后,将用于35千伏线路,电流在2000安培以上,可以取代四根传统电缆。

颠覆传统电线电缆

正是由于体积变小,可以减少地下空间,同时电压减低安全性也能适时提高。目前超导电缆需要在零下196度以下液氮条件下运行,如何安全可靠运行需要不断的试验,包括电压、电流以及冲击实验。工程部部长张大意告诉看看新闻knews记者:“电流电压实验包括有长期的20天还有短期的几倍核定电压冲击性的实验,这样做好以后,具备输送电力能力也就是合格了。”

随着城市化和工业化的飞速发展,高温超导技术作为前沿引领技术,在城市电网改造、磁悬浮交通、大科学装置等领域都展现出广泛的应用前景;尤其是高温超导输电,具有损耗低、容量大、体积小、无污染等优点,有望在城市电网改造、狭窄走廊主干电网、需求特殊且常规技术难以解决的场合获得工程应用及推广。

所谓超导材料,简单说,就是在一定的温度之下电阻为零的材料。利用这种“超导特性”,超导材料制成的电缆可以在传输强大电流的同时,几乎不损失任何电能。

高温超导体是20世纪最伟大的发现之一。“超导体”是指能进行超导传输的导电材料。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性,特别是超导体的零电阻对于传统以铜、铝为导体的电线电缆更是颠覆性的。第二代高温超导材料不像传统电缆那么粗壮笨重,核心传导层薄如蝉翼,轻若鸿毛。1000米的超导带材,就像皮尺一样,可盘卷起来,一个人就可以轻松拿起,更关键的是,它的输电能力比同尺寸铜导线高出百倍。另据测算,用铜或铝导线输电,约有10左右%的电能损耗在输电线路上,光是在中国每年的电力损失即达上千亿度。

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启动大会上,上海宝山城市工业园区与上海超导产业联盟签订战略合作协议,发布了高温超导基地建设规划和招商政策,释放了上海将进一步加强超导产业布局的信号。同时,承担超导电缆研制的上海电缆研究所,与上海超导、上创超导两家超导带材公司,与国网上海市电力公司,分别签订了带材供应和工程运维的合作协议。

上海即将铺设的超导电缆,核心技术源自本地——包括上海电缆研究所,上海超导、上创超导两家带材供应商。示范线所用材料属于属于第二代高温超导体,要在-196℃或者更低的温度区间内,才可以表现出零电阻特性。为此,与铺设一般金属电缆不同,超导电缆在布线的同时,还要辅之以冷却手段。

专家解释说,“高温超导”的概念,并非老百姓心目中的日常“高温”,而是指相对于零下270摄氏度的低温超导而言,高温超导能在零下196摄氏度实现零电阻,由于实现零下196摄氏度低温环境的成本大幅降低,因此显露出广阔的市场空间。

此次启动的中国首条公里级高温超导电缆示范工程,预计2019年底将在徐汇区从漕溪路站到长春路站实现挂网运行,全长1.2公里,将全面、系统验证自主高温超导技术在超大城市中心城区与电网耦合运行的可靠性、稳定性和经济性,为推进高温超导材料在智能电网改造中实现产业化应用推广奠定基础。“随着这一工程成功将进一步把经验技术推向国内乃至国外”中国工程院院士黄崇祺:“现在和我们联系的有三个企业,有应用单位的也有制造单位的。”

此次启动的示范工程,将全面、系统验证自主高温超导技术在超大城市中心城区与电网耦合运行的可靠性、稳定性和经济性,积累第一手的应用数据和经验,为推进高温超导材料在智能电网改造中实现产业化应用推广奠定基础。

与早期超导技术相比,上海的高温超导电缆对温度的要求其实不算苛刻——-196℃,这正是液氮的温度区间,而液氮是一种制备较简单、价格较低廉的冷却介质。在地下铺设超导电缆的同时,上海应该会配套建设制冷系统,从而让超导线材持续地泡“冷水浴”。

近几年上海新材料产业稳步发展,在高温超导领域上海潜心布局十年,掌握了自主可控的核心技术。启动大会上,承担超导电缆研制的上海电缆研究所与上海超导、上创超导两家超导带材公司,与国网上海电力公司,分别签订了带材供应和工程运维的合作协议。

当前,全球范围内较长超导电缆主要集中在美国、日本、韩国、德国。目前,上海电缆研究所具备单根500米连续生产长度,年产能5公里,已经具备国际水平,而随着生产线的扩大,产能将进一步释放。“从材料、电热设计到制造,都是国产化,通过了各种技术难题。客观上讲,我们长度等级和国际上差不多,但同等级的电流却比他们大,可以说和国外达到了同一技术水平,但应用的更快。”黄崇祺表示。

记者从启动会上获悉,此次工程电缆的研发、制造在宝山区完成,应用在徐汇区进行,是推进这一新材料产业化前中试性质的示范应用。随着试点应用,不久的将来,高温超导输电有望在上海智能电网建设上率先实现产业化推广,为超导材料在输配电领域的规模化应用打下基础。

事实上,这并不是上海第一次将超导电缆用于实际。2013年,宝钢曾引入了上海研发的一段约30米的低温超导电缆。正是由于那次试点收获了经验和信心,才使得这次“公里级”高温超导应用水到渠成。

2019年底实现挂网运行

(看看新闻Knews记者:葛孝兰 编辑:傅群)

据上海市经信委和宝山区共同介绍,结合上海超大城市智能电网建设的愿景与需求,综合考虑上海新材料创新成果丰富、高端应用集聚的产业优势,以及产业综合成本持续上升的现状,上海将以示范工程建设为驱动,以宝山城市工业园区为主要承载区域,积极推进高温超导产业基地的规划建设,将高温超导作为战略性的前沿新材料产业重点培育和发展,做好产业前瞻布局。

绿色无辐射,还能释放城市空间

据介绍,本次示范工程使用的高温超导电缆将在上海电缆所超导中试基地完成一系列研制生产过程。基地作为国内首个超导中试平台,拥有可连续大长度生产的超导电缆工艺车间、超导低温实验室、智能化超导电缆数据中心、超导电缆电气研究实验室、超导高压大厅等,为开展超导电缆产业化中试研究打下良好的基础。该基地集高温超导电缆系统设计、研发、生产、检测评估及技术咨询于一体,是目前国内唯一具备在线连续化生产大长度高温超导电缆的单位,可为电网用户提供超导电缆工程化应用一揽子的解决方案。

将超导电缆引入中心城区,这一“吃螃蟹”之举将给城市带来什么价值?

此次启动的中国首条公里级高温超导电缆示范工程,长度1.2公里,预计2019年底实现挂网运行,将全面、系统验证自主高温超导技术在超大城市中心城区与电网耦合运行的可靠性、稳定性和经济性,积累第一手的应用数据和经验,为推进高温超导材料在智能电网改造中实现产业化应用推广奠定基础,将成为上海前沿新材料推动创新成果产业化的典型范例。

国家电网上海电力公司总工程师谢伟告诉记者,上海高温超导示范项目是电网发展史的里程碑事件。一根细细的超导电缆,可以取代多根传统的金属电缆。对上海这样的城市来说,受制于土地资源,新建输电线路难度很大。超导示范工程如果能成功,进而推广,就可以缓解超大城市用电负荷密集与输电通道狭小之间的矛盾。

随着示范工程的试点应用,在不久的未来,高温超导输电有望在上海智能电网建设上率先实现产业化推广:一是城市电网改造和电力扩容方面,发挥高温超导电缆载流量大、体积小的优势,在城市老旧电网改造,尤其是狭窄空间的电力增容扩容过程中,作为更优化的解决方案;二是人口密集区电力设施建设方面,发挥高温超导输电基本没有电磁辐射、系统可靠性高、节能环保等优势,缓解群众对变电站、变压器、输变电线路等电力基础设施的抵触心理,降低工程时间成本和实施难度。高温超导电缆示范工程作为产业化前中试性质的示范应用,是实现超导材料在输配电领域规模化应用的必由之路。

作为示范工程落地方,徐汇区相关负责人表示,超导电缆实际上不会新占用已经很紧张的地下管网资源,只是使用原先一根金属电缆“退役”后留下的空间。即便如此,超导电缆的横断面积依然小于原电缆,从而为日常检测、应急维修等留足了空间。

全球研究开发方兴未艾

此外,与金属电缆相比,超导电缆非常绿色,基本没有电磁辐射。徐汇区相关负责人表示,如果超导电缆能进一步推广,市中心或许就可以逐步拆除输电铁塔,不仅可以消除“视觉污染”,更可释放大量的公共空间。

当前,全球范围内较长距离高温超导电缆的研究开发方兴未艾,高温超导电缆的实用化、商用化进程正在加速,已有多组长距离高温超导电缆并入实际电网运行,主要集中在美国、日本、韩国、德国。目前已投运的最长高温超导电缆位于德国埃森市,全长约为1公里,采用第一代超导材料BSCCO。

上海瞄准世界级超导产业中心

随着全球越来越关注高温超导输电技术的发展,多国正在计划开展超导电缆大规模商业化应用。如美国AMSC已经正式启动将三大电网实现完全互联和可再生能源发电并网的“Tres Amigas超级变电站”项目,采用高压直流超导输电技术实现电网互联。韩国正在推动现有电力传输网采用高温超导电缆的进程,预计在未来五年内将实现50km高温超导电缆在实际商业电网中的使用和服务。此外,日本、德国、荷兰、丹麦等国家也正在积极运筹本国的超导电缆规划,构建超导电缆输电网络。

在超导电缆研发领域,上海一直居国内领先地位。因此,上海不只是超导技术的应用方,更有机会成为创新策源地和产业中心。作为一项具有战略意义的前沿引领技术,超导不仅可以为用户传输电力,在磁悬浮交通、大科学装置等领域也都拥有广泛的应用前景。超导,完全可以为上海经济发展注入新的动能。

其实,我国自“九五”以来即开展高温超导电缆的研究,先后研制出多条不同长度和电流的高温超导电缆并投入实际工程运用,为我国高温超导电缆设计、制造和运行积累了重要经验。2013年,上海电缆研究所牵头建成的国内首套30米、35kV、低温绝缘高温超导电缆在宝山钢铁股份有限公司挂网运行,标志着我国在实用低温绝缘高温超导电缆技术中获得重大突破,成为国际上少数成功建设低温绝缘高温超导电缆示范工程的国家。目前国内尤其是东部沿海地区,对建设高温超导电缆示范工程都表现出极大兴趣。如南方电网已选址深圳平安大厦建设420米高温超导输电示范工程,并完成项目立项;天津富通百米级二代超导示范线已挂网运行;河北雄安新区亦有意向在智能电网建设中采用高温超导输电技术等。

上海电缆研究所的超导中试基地是我国首个超导中试平台,也是目前国内唯一具备在线连续化生产大长度高温超导电缆的单位,示范工程所用电缆研制生产,就将在该基地内完成。事实上,示范工程的启动,同时意味着在高温超导技术产业化方面,上海已经做好了技术、工程、人才、产业等的各项准备。

从1970年代开始,上海科研人员就开始介入超导电缆研究,而今终于要迎来产业化最为关键的“临门一脚”。上海电缆研究所党委书记李竹影说,示范工程的启动,将对所有一线科研人员形成重大激励。超导电缆领域代表性人物、中国工程院院士黄崇褀告诉记者,本次示范应用是产业化前的中试,也是实现超导材料在输配电领域规模化应用的必由之路。随着工程的推进,上海将有机会全面、系统验证该技术的可靠性、稳定性和经济性,积累第一手的数据和经验。

随着示范项目的启动,上海也开始对产业化进行深度布局。据悉,上海将以宝山城市工业园区为主要承载区域,积极推进高温超导产业基地的规划建设。除了电缆,未来还将在超导变压器、超导限流器、超导储能装置等领域探索,完善超导产业链。最终,上海希望能成为具有全球影响力的超导产业集聚中心,打响“上海制造”品牌。

编辑:周辰

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