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(chē)水馬龍、人流如織,54.93平方公里內(nèi)常住人口超過(guò)110萬(wàn)人。在人們看不見(jiàn)的地表之下,一項(xiàng)全新的嘗試正在進(jìn)行——12月22日,世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)電纜示范工程在上海正式投運(yùn)。
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(zhǎng)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(wàn)戶(hù)用戶(hù)。
在這里,電力負(fù)荷密度高達(dá)2.7萬(wàn)千瓦,相當(dāng)于上海平均電力負(fù)荷密度的5倍。商場(chǎng)、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(lái),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(shí)現(xiàn)低電壓等級(jí)的大容量輸電。超導(dǎo)電纜具有損耗小、容量大等優(yōu)勢(shì),它的應(yīng)用對(duì)于城市電網(wǎng)建設(shè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
這項(xiàng)工程是目前世界上距離最長(zhǎng)、輸送容量最大、接頭數(shù)量最多的全商業(yè)化運(yùn)行35千伏超導(dǎo)電纜輸電工程,核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化率達(dá)100%,開(kāi)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(guó)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(yùn)的超導(dǎo)電纜由國(guó)產(chǎn)二代高溫超導(dǎo)帶材制成,相當(dāng)于同電壓等級(jí)4~6回普通電纜的輸送容量,同時(shí)可以節(jié)約70%的用地空間?!眹?guó)網(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(guó)科技實(shí)力角逐的重點(diǎn)領(lǐng)域。據(jù)國(guó)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(kāi)發(fā)難度極大的多學(xué)科復(fù)雜系統(tǒng),在電纜設(shè)計(jì)與制造、通道建設(shè)、制冷系統(tǒng)、性能試驗(yàn)、工程運(yùn)維等多方面面臨著挑戰(zhàn)。
由國(guó)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(tuán)隊(duì),在超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)進(jìn)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了國(guó)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(zhǎng)度絕熱管制造、大長(zhǎng)度超導(dǎo)帶材繞包接續(xù)、大溫差終端絕緣設(shè)計(jì)等裝備制造瓶頸;工程實(shí)施層面,發(fā)明了世界首個(gè)超導(dǎo)電纜全程排管冷縮補(bǔ)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(yùn)維準(zhǔn)備層面,建立了綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電纜狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)方面,已形成14項(xiàng)專(zhuān)利和2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。
超導(dǎo)電纜的成功應(yīng)用,大大增強(qiáng)了中國(guó)制造的信心?!按舜纬瑢?dǎo)電纜實(shí)現(xiàn)了原材料、電纜本體制作、電纜監(jiān)控系統(tǒng)等全面國(guó)產(chǎn)化,在技術(shù)上國(guó)際領(lǐng)先?!鄙虾J懈邷爻瑢?dǎo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、上海大學(xué)教授蔡傳兵說(shuō)。
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(gè)新的起點(diǎn)?!拔磥?lái),我們還將在公里數(shù)、電壓等級(jí)上繼續(xù)探索,尋找超導(dǎo)電纜更多的應(yīng)用場(chǎng)景,在220千伏變電站聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、分布式能源接入、大負(fù)荷用戶(hù)接入等應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)探索?!敝x偉表示。
上海國(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提出對(duì)超導(dǎo)電纜未來(lái)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(dòng)能;地表之上,由超導(dǎo)電纜注入的創(chuàng)新動(dòng)能蓬勃生發(fā),延伸向更遠(yuǎn)的未來(lái)。
評(píng)論