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的應用空白。直流超導輸電技術的應用，將為新型電力系統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，工業和信息化部、科技部、自然資源部三部門印發《“十四五”原材料工業發展規劃》，強調要實施前沿材料前瞻布局行動，支持科研單位聯合企業發展超導材料，推動新的主干材料體系化發展。
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展，各地開始探索建設更加靈活可控的直流配用電系統。因此，探索超導在直流系統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。”中國電工技術學會超導技術專業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%。
長三角地區近年來積極優化能源結構，構建新型電力系統。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狀相悖。如何提高能源傳輸效率、優化通道資源配置，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，蘇州吳江區政府、國網蘇州供電公司、江蘇永鼎股份有限公司三方聯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PVC銅芯電纜，截面積不到常規電纜的一半，但是它的輸電能力卻相當于20根常規電纜，同時導體損耗只有常規電纜的十分之一，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。”國網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，實現超導電纜系統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，可使電力系統更可靠。
“示范工程建設為超導電纜在城市配電網系統中的實際應用奠定了基礎，也為新型電力系統建設落地、城市綠色可持續發展提供了典型樣本經驗。”古宏偉說。
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。
業內人士認為，雖然現階段超導電纜的性價比仍無法比擬常規輸電線路，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域的輸配電難題，可用于配網改造升級和電網互聯等應用場景。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線路；韓國則采用超導電纜建造通電走廊，推進傳統電網更新換代。
楊晨表示，未來將立足示范工程，面向規模化推廣應用需求，總結建設安裝經驗，積累系統運行數據，研究運維管理規程，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
