隨著國(guó)慶長(zhǎng)假進(jìn)入尾聲，上海的秋天也悄然臨近，今年夏天高溫之下，上海的電力“主動(dòng)脈”不僅平穩(wěn)度過迎峰度夏的挑戰(zhàn)，還刷新了一項(xiàng)歷史紀(jì)錄：世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程首次實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，刷新了我國(guó)商用超導(dǎo)輸電工程最大實(shí)際運(yùn)行容量的紀(jì)錄。

日前，記者走近該項(xiàng)目的自主研發(fā)核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)——申能旗下上海電纜研究所。歷經(jīng)三代工程師20年的努力，超導(dǎo)電纜夢(mèng)終圓上海。“超導(dǎo)電纜大規(guī)模應(yīng)用要看中國(guó)！”中國(guó)工程院院士、上海電纜研究所專家黃崇祺說。

20年打造“科研鐵軍”

據(jù)黃院士介紹，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，雖然名叫“高溫超導(dǎo)”，實(shí)則在零下196攝氏度的液氮環(huán)境中，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。一條超導(dǎo)電纜的輸送容量相當(dāng)于四到六條相同電壓等級(jí)傳統(tǒng)電纜。

與同規(guī)格的常規(guī)電纜相比，高溫超導(dǎo)電纜具有體積小、重量輕、損耗低、傳輸容量大、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。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特大型城市用電密度高、建設(shè)用地緊張的問題，為特大型城市提供最佳輸電方案，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不言而喻。2000年以來，上海電纜研究所制定了一個(gè)長(zhǎng)期的高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃，并于2003年組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，打造科研鐵軍。

10多年來，這支團(tuán)隊(duì)常年吃住在一起，一起查專利、讀文獻(xiàn)，進(jìn)行建模分析計(jì)算并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，一起討論工藝圖紙、調(diào)試生產(chǎn)裝備、改造生產(chǎn)裝備。最終，團(tuán)隊(duì)形成了穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝，并實(shí)現(xiàn)了工藝車間中所有生產(chǎn)線的自主設(shè)計(jì)。在這個(gè)過程中，平均每條生產(chǎn)線被改造的次數(shù)超過10次，與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過努力在10年內(nèi)將國(guó)外壟斷的原材料價(jià)格降低了近2/3。

2010年，經(jīng)過長(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安的30米超導(dǎo)電纜系統(tǒng)在研究所中壓大廳成功搭建，并順利通過超導(dǎo)電纜的型式試驗(yàn)，這在國(guó)內(nèi)尚屬首次。但科研并非一帆風(fēng)順，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，導(dǎo)致無法獲取數(shù)據(jù)。面對(duì)挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)持續(xù)研究，終于在2019年底，完成了這個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測(cè)量。

正憑借這一關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，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)上參與了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂，這也極大地提升了我國(guó)在超導(dǎo)領(lǐng)域的話語權(quán)。

2021年12月，世界首條35千伏公里級(jí)超導(dǎo)電纜在滬投運(yùn)。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟助力成果轉(zhuǎn)化

技術(shù)難關(guān)攻克之后，如何推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化，又成為新的重要課題。上海電纜研究所進(jìn)行牽頭，聯(lián)合中科院計(jì)算所、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、國(guó)網(wǎng)上海電力公司等從事超導(dǎo)材料研究的單位組成超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，形成了一套以市場(chǎng)為主、政府支持、圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新的機(jī)制與生態(tài)，成功整合了各方資源，激發(fā)市場(chǎng)活力。

2018年，上海電纜研究所注冊(cè)成立了國(guó)際超導(dǎo)公司，陸續(xù)建成了可連續(xù)大長(zhǎng)度生產(chǎn)的超導(dǎo)電纜工藝車間、超導(dǎo)低溫實(shí)驗(yàn)室、智能化超導(dǎo)電纜數(shù)據(jù)中心、超導(dǎo)電纜電氣研究實(shí)驗(yàn)室、超導(dǎo)高壓試驗(yàn)大廳，實(shí)現(xiàn)集高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)評(píng)估及技術(shù)咨詢于一體，為深入開展超導(dǎo)電纜成果轉(zhuǎn)化打下了良好的基礎(chǔ)。

2019年，申能集團(tuán)和上海電纜研究所完成聯(lián)合重組。此后，申能集團(tuán)在人才強(qiáng)企行動(dòng)、新技術(shù)新業(yè)態(tài)培育、產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、體制機(jī)制改革、數(shù)據(jù)融合創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研用合作等方面向上海電纜研究所及其系統(tǒng)企業(yè)提供了全方位支持。集團(tuán)決定對(duì)國(guó)際超導(dǎo)公司實(shí)施混改，引入超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟的核心單位，不但為超導(dǎo)電纜的研制提供系統(tǒng)的人才組合，更為未來隨著材料、裝備等的發(fā)展“解鎖”更多高溫超導(dǎo)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的人才儲(chǔ)備。

創(chuàng)下全球五大領(lǐng)先

2021年12月22日，世界首套全商業(yè)化運(yùn)行35千伏公里級(jí)超導(dǎo)電纜示范工程在上海徐匯區(qū)正式投運(yùn)。總長(zhǎng)度1.2公里，連接兩座變電站。目前已連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行超過600天，累計(jì)為上海徐家匯商圈、上海體育館等核心區(qū)域4.9萬戶用戶供電近3億千瓦時(shí)，開創(chuàng)了公里級(jí)超導(dǎo)電纜在大型城市核心區(qū)域運(yùn)行的先例。

2020年4月30日，我國(guó)首條公里級(jí)高溫超導(dǎo)電纜工程在滬開工。

“當(dāng)我們解決了所有的難題，也完成了所有的檢測(cè)，從電纜井里爬上來的時(shí)候，已經(jīng)是凌晨四點(diǎn)?！?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回憶道，“當(dāng)時(shí)天上下著雨，我們十幾個(gè)人圍著井口，淚水和著雨水和汗水，一起提前慶賀這個(gè)工程的完美竣工?！?

1.2公里的示范工程項(xiàng)目，在全球上實(shí)現(xiàn)了五個(gè)方面的領(lǐng)先和突破：它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，在解決城市中心輸電用地難題的同時(shí)，大幅降低了安裝成本；是世界上唯一擁有雙接頭的超導(dǎo)電纜工程，這一多接頭技術(shù)讓大長(zhǎng)度工程成為可能，對(duì)超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)化推廣具有重大意義；在35千伏的電壓等級(jí)上，它的傳輸容量是最大的。

今年夏天示范工程項(xiàng)目在電流高負(fù)荷水平下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，這也驗(yàn)證了該系統(tǒng)在復(fù)雜工況條件下的可靠性。

高溫超導(dǎo)電纜示范工程的成功投運(yùn)是一個(gè)新的起點(diǎn)。記者了解到，上海電纜研究所將繼續(xù)開展超導(dǎo)電纜的大規(guī)模應(yīng)用，逐步降低成本，利用超導(dǎo)電纜完善電廠電網(wǎng)的主架構(gòu)系統(tǒng)，幫助能耗高、污染多的行業(yè)減少碳排放，把超導(dǎo)電纜的產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)化真正落到實(shí)處。

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