超導電纜技術應用獲新突破
來源：經濟日報 時間：2023-11-29 16:28
與交流超導電纜相比，電網線損降低約70%。近日，國內首條高溫超導低壓直流電纜在江蘇省蘇州市并網投運，填補了超導電纜在國內低壓直流系統(tǒng)的應用空白。直流超導輸電技術的應用，將為新型電力系統(tǒng)建設以及能源轉型升級注入強勁動力。
超導電纜是電流傳輸的理想電纜。20年來，隨著超導材料技術進步，中國、美國、日本、韓國、歐洲等國家和地區(qū)對高溫超導電纜的應用研究長期保持較高的科研投入。
2021年，工業(yè)和信息化部、科技部、自然資源部三部門印發(fā)《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，強調要實施前沿材料前瞻布局行動，支持科研單位聯(lián)合企業(yè)發(fā)展超導材料，推動新的主干材料體系化發(fā)展。
目前，我國在超導電纜應用方面已有一些探索，但都是交流超導電纜示范工程。近年來，隨著新型電力系統(tǒng)建設，風電、光伏等新能源大量并網，同時以電動汽車為代表的直流負荷快速發(fā)展，各地開始探索建設更加靈活可控的直流配用電系統(tǒng)。因此，探索超導在直流系統(tǒng)中的應用也成為新的研究方向。
“由于直流供電方式不存在交流損耗，因此直流超導電纜與交流超導電纜相比，電網線損會進一步降低?！敝袊姽ぜ夹g學會超導技術專業(yè)委員會委員古宏偉介紹。相關文獻數據顯示，交流高溫超導的損耗在3%至4%之間，而直流超導電纜的損耗只有1%至2%。
長三角地區(qū)近年來積極優(yōu)化能源結構，構建新型電力系統(tǒng)。面對不斷增長的電力需求和新能源接入比例，單純增加電網密度，與趨于飽和的城市空間現(xiàn)狀相悖。如何提高能源傳輸效率、優(yōu)化通道資源配置，成為能源轉型升級的課題之一。超導電纜因其零電阻特性，可有效提高電力傳輸效率、降低電能損耗，成為這一問題的有效解決方案。
2020年6月，蘇州吳江區(qū)政府、國網蘇州供電公司、江蘇永鼎股份有限公司三方聯(lián)合啟動高溫超導直流電纜示范工程建設，在吳江同里中低壓直流配電網的基礎上，建設一條總長180米的高溫超導直流電纜，連接起10千伏龐東直流中心站和泓晟塑膠科技（蘇州）有限公司廠區(qū)直流配電房。
“這條超級電纜設計電壓為±375伏，載流量為4500安，導體截面積僅為90平方毫米，相較于同電壓等級下常規(guī)PVC銅芯電纜，截面積不到常規(guī)電纜的一半，但是它的輸電能力卻相當于20根常規(guī)電纜，同時導體損耗只有常規(guī)電纜的十分之一，在大幅提升輸電能力的同時極大降低了電能傳輸過程中的損耗?！眹W蘇州供電公司設備部副主任楊晨介紹。
據悉，該項目使用的釔鋇銅氧（YBCO）第二代高溫超導帶材為國產化材料，實現(xiàn)超導電纜系統(tǒng)核心材料的國產化替代。在結構上，該電纜在國內首次采用正負極同軸的方式，相當于2根電纜合二為一，是目前結構最緊湊的超導電纜，可使電力系統(tǒng)更可靠。
“示范工程建設為超導電纜在城市配電網系統(tǒng)中的實際應用奠定了基礎，也為新型電力系統(tǒng)建設落地、城市綠色可持續(xù)發(fā)展提供了典型樣本經驗?！惫藕陚フf。
隨著超導應用技術成熟，建設的超導電纜電壓等級、容量和長度都在不斷提升。但受限于超導材料價格、電纜真空絕熱、沿線制冷等因素，利用超導電纜進行遠距離輸電的經濟技術可行性不高，需要為該技術找到合適的應用場景。
業(yè)內人士認為，雖然現(xiàn)階段超導電纜的性價比仍無法比擬常規(guī)輸電線路，但超導輸電技術高載流和大容量的特性，可解決大城市及高負荷密度區(qū)域的輸配電難題，可用于配網改造升級和電網互聯(lián)等應用場景。例如：美國正研究利用13.8千伏三相交流電纜，替換電纜溝內滿載常規(guī)線路；韓國則采用超導電纜建造通電走廊，推進傳統(tǒng)電網更新?lián)Q代。
楊晨表示，未來將立足示范工程，面向規(guī)?；茝V應用需求，總結建設安裝經驗，積累系統(tǒng)運行數據，研究運維管理規(guī)程，完善全流程管理機制，鋪平實用化應用道路。（王軼辰）
責任編輯：高慧君
校對：吳蘇靈
