從“同步”到“領(lǐng)先”——世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程背后的科研故事
來(lái)源： 作者： 時(shí)間：2023-12-12
本文轉(zhuǎn)載自《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》12月11日?qǐng)?bào)道。
這是目前為止全世界所有超導(dǎo)電纜系統(tǒng)工程中唯一一條在核心城區(qū)投運(yùn)的線(xiàn)路；是目前為止全世界最長(zhǎng)的一條公里級(jí)超導(dǎo)電纜示范工程項(xiàng)目；是全世界唯一采用全程排管敷設(shè)的超導(dǎo)電纜；是世界上唯一擁有雙接頭的超導(dǎo)電纜工程；在35千伏的電壓等級(jí)上，它的實(shí)際傳輸容量是最大的……位于上海市徐匯區(qū)的世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程，被人津津樂(lè)道的多是其開(kāi)創(chuàng)的諸多“世界第一”的頭銜，但鮮為人知的是，這許多“最”字中涵蓋的核心技術(shù)是由申能集團(tuán)旗下上海電纜研究所有限公司自主研發(fā)的，這背后是三代超導(dǎo)人20余載的攻堅(jiān)克難與矢志不渝。大屏幕上，“超導(dǎo)大負(fù)荷監(jiān)控圖”的折線(xiàn)正不斷攀升，并在12時(shí)30分達(dá)到最高電流2160.12安培，電力調(diào)度大廳里爆發(fā)出一陣熱烈的掌聲。2023年8月的這一刻值得被記住，世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程在這一天順利實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。超導(dǎo)輸電，是當(dāng)今電力行業(yè)最具革命性的前沿技術(shù)之一，超導(dǎo)電纜技術(shù)也一直被視為電能傳輸技術(shù)皇冠上的“明珠”。其原理是在低溫液氮環(huán)境中，利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性，使電力傳輸電阻接近于零，電能傳輸損耗趨近于零，從而實(shí)現(xiàn)低電壓等級(jí)的大容量輸電。一條超導(dǎo)電纜的輸送容量相當(dāng)于許多根相同電壓等級(jí)的傳統(tǒng)電纜。這項(xiàng)代表未來(lái)的技術(shù)，中國(guó)不能落于人后。而摘下這顆“明珠”的重任最終落在上海。60多年前，在國(guó)內(nèi)電纜技術(shù)一片空白的時(shí)候，上海電纜研究所帶著“開(kāi)疆”的期許與重任成立；20年前，面對(duì)在世界超導(dǎo)電纜行業(yè)開(kāi)辟中國(guó)賽道的“拓土”任務(wù)，上海電纜研究所也自然站到了最前排。“上海電纜研究所是中國(guó)電纜行業(yè)‘搖籃’般的存在?！鄙虾ｋ娎|研究所有限公司總經(jīng)理江斌說(shuō)，數(shù)十年來(lái)，上海電纜研究所統(tǒng)籌管理了中國(guó)幾乎所有的電纜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，幫助建立了近20家國(guó)內(nèi)電纜行業(yè)頭部企業(yè)，“如今，公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，上海電纜研究所成功摘下這顆‘明珠’，也證明了選擇這條路徑的正確性?！?/section>在上海電纜研究所第一代超導(dǎo)人、中國(guó)工程院院士黃崇祺看來(lái)，上海除了擁有孕育產(chǎn)業(yè)的“搖籃”之外，“更有著最得天獨(dú)厚的應(yīng)用條件”。“如果高溫超導(dǎo)電纜得到廣泛應(yīng)用，將能解決像上海這樣的超大型城市用電密度高、建設(shè)用地緊張的問(wèn)題，為超大型城市提供最佳輸電方案，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不言而喻?！秉S崇祺說(shuō)。接續(xù)攻關(guān)讓“同步”變“領(lǐng)先”“曾經(jīng)，高電壓等級(jí)的電纜、海纜都需要依靠進(jìn)口，我們攻關(guān)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)是一個(gè)從‘落后’到‘追上’的過(guò)程。如今，高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)我們?cè)缭绮季?，從一開(kāi)始就是與世界‘同步’進(jìn)行，經(jīng)過(guò)三代人20年的接續(xù)攻關(guān)，在這一領(lǐng)域，我們從‘同步’變成了‘領(lǐng)先’?！鄙虾?guó)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說(shuō)。從一條建在倉(cāng)庫(kù)里的驗(yàn)證生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始，上海電纜研究所制定了長(zhǎng)期的高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃，并打造了一支科研鐵軍。數(shù)不清的工藝圖紙，記不全的調(diào)試改造次數(shù)……2010年，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)性研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，一套電壓35千伏、電流2000安培的30米超導(dǎo)電纜系統(tǒng)成功搭建。團(tuán)隊(duì)也形成了穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，并實(shí)現(xiàn)了工藝車(chē)間中所有生產(chǎn)線(xiàn)的自主設(shè)計(jì)。“自主的意義在于打破壁壘，我們將國(guó)外曾經(jīng)壟斷的原材料價(jià)格降低了近三分之二?！秉S崇祺說(shuō)。從“同步”到“領(lǐng)先”絕非易事，很需要些迎難而上的堅(jiān)持與直面疑慮的無(wú)畏。科研團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行超導(dǎo)電纜試驗(yàn)時(shí)也遇到了一項(xiàng)世界級(jí)的難題——局部放電測(cè)試。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的特殊性讓微弱信號(hào)檢測(cè)隔離變得十分復(fù)雜，很容易測(cè)試失敗。迎難而上、愈挫愈勇，團(tuán)隊(duì)終于在2019年底，完成了這個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測(cè)量。而這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)，也讓上海電纜研究所在全球首個(gè)超導(dǎo)電纜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂大會(huì)上極大地提升了我國(guó)在超導(dǎo)領(lǐng)域的話(huà)語(yǔ)權(quán)。科創(chuàng)的最后一步就是為了“用”。上海大膽拿出最核心的城區(qū)地塊支持電纜敷設(shè)，讓世界首套全商業(yè)化運(yùn)行35千伏公里級(jí)超導(dǎo)電纜示范工程落地、投運(yùn)。永遠(yuǎn)瞄準(zhǔn)未來(lái)的初心自2021年12月正式投入運(yùn)行以來(lái)，上海的超導(dǎo)電纜示范工程已連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)600天，累計(jì)為上海徐家匯商圈、上海體育館等核心區(qū)域4.9萬(wàn)戶(hù)用戶(hù)供電近3億度，開(kāi)創(chuàng)了公里級(jí)超導(dǎo)電纜在大型城市核心區(qū)域運(yùn)行的世界先例。國(guó)家發(fā)改委2022年9月公布的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已建成全球規(guī)模最大的電力系統(tǒng)，35千伏及以上輸電線(xiàn)路長(zhǎng)度達(dá)到226萬(wàn)公里，相當(dāng)于繞地球56圈。相對(duì)于如此龐大的數(shù)據(jù)，這條35千伏超導(dǎo)輸電電纜的“1.2公里”顯得十分渺小。“這只是巨人邁開(kāi)的‘第一步’?！秉S崇祺說(shuō)，“下一步我們還要向5公里級(jí)以及10公里級(jí)出發(fā)！”據(jù)悉，上海電纜研究所還將繼續(xù)開(kāi)展超導(dǎo)電纜的大規(guī)模應(yīng)用，逐步降低成本。同時(shí)，不斷優(yōu)化“一核兩翼八驅(qū)”戰(zhàn)略性布局，深入開(kāi)展線(xiàn)纜領(lǐng)域共性技術(shù)研發(fā)，在新材料、軌道交通、架空導(dǎo)線(xiàn)、海底電力電纜、光電復(fù)合線(xiàn)纜等領(lǐng)域形成系列技術(shù)成果。圍繞國(guó)家重大工程需求和行業(yè)關(guān)鍵共性需求，進(jìn)一步拓展科技服務(wù)領(lǐng)域，構(gòu)建相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)整合、優(yōu)化、配套與轉(zhuǎn)化協(xié)同的科研轉(zhuǎn)化、科技創(chuàng)新平臺(tái)。“三代人20年，最可貴的是，這20年來(lái)，科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的骨干成員沒(méi)有流失，初心與恒心推動(dòng)著我國(guó)高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)一步步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”宗曦華說(shuō)。“從成立之日開(kāi)始，上海電纜研究所的初心，就并非囿于推進(jìn)技術(shù)本身，而是心懷國(guó)之大者，瞄準(zhǔn)把握未來(lái)的方向與機(jī)遇?！苯笳f(shuō)，“科技創(chuàng)新對(duì)于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義，今天我們?cè)诔瑢?dǎo)輸電領(lǐng)域收獲的一顆‘明珠’，光芒有限，但我們瞄準(zhǔn)未來(lái)、始終前行，必將收獲一片星光璀璨?！?/section>
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