世界首条35千伏公里级超导输电示范工程满负荷运行 三代研究人员揭秘背后故事

上证报中国证券网讯(记者 王文嫣)8月18日,世界首条35千伏公里级超导输电示范工程(下称“超导输电示范工程”)实现满负荷运行,该示范工程于2021年12月顺利投运,由申能集团旗下上海电缆研究所提供自主研发的核心技术,是当前全球距离最长、输送容量最大、接头数量最多的全商业化运行超导输电工程。此次实现满负荷运行,进一步刷新了我国商用超导输电工程最大实际运行容量的纪录。

8月24日,上海证券报记者专访了三代研发团队成员,了解这项刷新多项纪录示范工程研发历程以及对提振产业链的意义。


(相关资料图)

安全稳定运行600天 示范工程迎来满负荷运行

8月24日,上海证券报记者来到位于上海市徐汇区超导输电示范工程的长春变电站,这里敷设了世界首条35千伏公里级超导输电线路,连接徐汇区长春变电站和漕溪变电站两座220千伏变电站,线路全长1.2公里。

上海电缆研究所超导项目技术团队负责人介绍,整个工程核心的材料、技术和装备上实现完全自主知识产权。自正式投入运行以来,已连续安全稳定运行超过600天,累计为上海徐家汇商圈、上海体育馆等核心区域4.9万户用户供电近3亿度,开创了公里级超导电缆在大型城市核心区域运行的世界先例。

据悉,超导输电是当今电力行业最具革命性的前沿技术之一,是全世界科学界都在关注的技术问题。其原理是在零下196摄氏度的液氮环境中,利用超导材料的超导特性,使电力传输介质接近于零电阻,电能传输损耗趋近于零,从而实现低电压等级的大容量输电。一条超导电缆的输送容量相当于许多根相同电压等级传统电缆。超导电缆技术一直被视为电能传输技术皇冠上的明珠。而今,这颗璀璨的明珠在申能集团旗下上海电缆研究所的牵头努力下,最终落户在了建设具有全球影响力的科技创新中心——上海。

从启动到投运 凝结三代人20年心血

“从超导输电技术启动前期研究到示范工程项目投运,上海电缆研究所投入20年时间。”上海电缆研究所负责人向记者介绍,基于超导现象被发现后,其在无损耗输电等领域潜在巨大的研究与应用价值,上海电缆研究所秉持引领中国线缆行业实现领跑的初心和使命,毅然决然地决定启动超导攻关项目,并于2003年组建了攻关团队。

89岁的中国工程院黄崇祺院士,在上海电缆研究所工作60余年,参与和见证了我国电缆产业的发展历史。他告诉记者,20年来,在上海电缆研究所三代领导集体的支持和指导下,超导团队成员常年吃住在一起,查专利、读文献,进行建模分析计算并与实验结果比对;一起讨论工艺图纸、调试生产装备、改造生产装备。最终,团队形成了稳定的生产工艺,并实现了工艺车间中所有生产线的自主设计。在这个过程中,超导人的心血洒满了每条生产线,平均每条生产线被改造的次数超过10次。通过团队努力,将国外垄断的原材料价格降低了近2/3。

研发团队第三代研发骨干张喜泽透露,2010年,经过长期的基础性研究和关键技术攻关,一套电压35千伏、电流2000安培的30米超导电缆系统在研究所中压大厅成功搭建,并顺利通过超导电缆的型式试验,这在国内尚属首次。

但科研并非一帆风顺,团队在进行超导电缆试验时也遇到了一项世界级的难题——局部放电测试。超导电缆系统的特殊性让微弱信号检测隔离变得十分复杂,很容易测试失败,导致无法获取数据。面对挑战,团队从未放弃,持续研究,终于在2019年底,完成了这个关键数据的测量。上海电缆研究所在全球首个超导电缆国际标准制订大会上,凭借这一关键试验数据,极大地提升了我国在超导领域的话语权。

创新体制 助力超导示范工程满负荷投运

技术难关攻克之后,如何推动其产业化,又成为新的重要课题。

在上海市委市政府关心下,市经信委、科委、国资委等部门指导支持下,申能集团积极推动旗下上海电缆研究所牵头,联合中科院计算所、上海交通大学、上海大学、国网上海电力公司等从事超导材料研究的单位组成超导产业联盟,引进国内民营500强企业奥盛集团、国网上海电力公司、上海电气输配电集团三方“混改”股东,形成了一套以市场为主、政府支持、围绕产业链布局创新的机制与生态,整合了各方资源,激发了市场活力。在此期间,上海电缆研究所坚持实施以示范工程为载体的国家科技部、国网、市发改委、市科委重大项目6个,完成总投资逾1.52亿元,最终在2021年12月完成世界首条35千伏公里级超导电缆敷设并正式投运至今。

1.2公里的示范工程项目,在全球上实现了五个方面的领先和突破——它是目前为止全世界所有超导电缆系统工程中唯一一条在核心城区投运的线路;是目前为止全世界最长的一条公里级超导电缆示范工程项目;是全世界唯一采用全程排管敷设的超导电缆,在解决城市中心输电用地难题的同时,大幅降低了安装成本;是世界上唯一拥有双接头的超导电缆工程,这一多接头技术让大长度工程成为可能,对超导电缆产业化推广具有重大意义;在35千伏的电压等级上,它的传输容量是最大的。

此外,作为申能集团战略新兴产业板块的重要企业之一,上海电缆研究所正不断优化“一核两翼八驱”战略性布局,深入开展线缆领域共性技术研发,在新材料、轨道交通、架空导线、海底电力电缆、光电复合线缆等领域形成系列技术成果。同时,围绕国家重大工程需求和行业关键共性需求,进一步拓展科技服务领域,构建相关技术领域的技术整合、优化、配套与转化协同的科研转化、科技创新平台,增强公司作为上海科创力量的发展新势能。

上海电缆研究所下属上海国缆检测股份有限公司已于2022年6月登陆深圳创业板A股上市,是国内专业缆检测发展进程中的重要里程碑事件。

关键词: