經(jīng)過2年建設(shè)，位于徐匯、總長(zhǎng)1.2公里的全球首條支撐超大城市骨干電網(wǎng)的超導(dǎo)電纜建設(shè)目前已進(jìn)入最后沖刺，有望于年內(nèi)掛網(wǎng)送電。這條電纜從最關(guān)鍵的超導(dǎo)材料，到電纜結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件，再到頂管敷設(shè)，凝結(jié)著上海科技界、產(chǎn)業(yè)界“二十年磨一劍”的心血。
“超導(dǎo)材料有它的零界溫度，只有低于零界溫度，才能形成超導(dǎo)體，超導(dǎo)體它是0電阻的。”
位于寶山的上海國(guó)際超導(dǎo)科技有限公司內(nèi)，工程師將一塊超導(dǎo)材料置于零下196℃的液氮中，形成超導(dǎo)體，超導(dǎo)電纜正是采用這種無阻材料作為導(dǎo)電體。公司副總經(jīng)理張喜澤介紹，在35千伏的設(shè)計(jì)電壓下，一根超導(dǎo)電纜能輸送超過2000安培的大電流。
“相當(dāng)于一根替代原來6根，節(jié)省了很大的地下空間；它的可靠性也比常規(guī)電纜更高，可以通過監(jiān)控的手段判斷它的壽命；也沒有電磁輻射。”
正是這種損耗低、容量大、體積小、無污染的優(yōu)點(diǎn)，使得超導(dǎo)電纜成為城市電網(wǎng)改造中全新的解決方案。
如果把這條超導(dǎo)電纜剖開，你會(huì)看到上海獨(dú)創(chuàng)的、類似“三色圓珠筆”的結(jié)構(gòu)——外層的套管之中，包裹著三股相互絕緣的超導(dǎo)線纜，仿佛三根“筆芯”，用以傳送三相交流電。運(yùn)行時(shí)，“三色圓珠筆”里將充滿液氮，以達(dá)到臨界溫度。
1.2公里示范線的長(zhǎng)度是世界第一，更重要的意義還在于在這個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)有兩個(gè)接頭，可以實(shí)現(xiàn)三段超導(dǎo)電纜連接，這也是國(guó)際首次。
“液氮灌進(jìn)去以后，超導(dǎo)電纜會(huì)發(fā)生熱脹冷縮。多了一個(gè)接頭，你就要設(shè)計(jì)新的裝置，這里面我們有一個(gè)專利技術(shù)，可以把中間段冷縮的長(zhǎng)度給它抵消掉。長(zhǎng)度越長(zhǎng)，連接頭越多，你如果把2個(gè)接頭做下來的話，那理論上3個(gè)4個(gè)接頭也可以實(shí)現(xiàn)。”張喜澤說。
與國(guó)際通行方案相比，“上海方案”安全性更高，壽命更長(zhǎng)，更適合超大城市電網(wǎng)的實(shí)際需求。這套方案從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，上海用了20年。張喜澤說，當(dāng)年，他們?cè)Ｍㄟ^“引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新”的方式，在超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)中謀求一席之地。但和國(guó)外超導(dǎo)領(lǐng)軍企業(yè)聯(lián)系后發(fā)現(xiàn)，對(duì)方不僅不賣核心技術(shù)、裝備，甚至連材料都開出天價(jià)。于是，從最基本的生產(chǎn)設(shè)備開始，上海產(chǎn)業(yè)界一一破題。
“我們把所有的生產(chǎn)裝備，尤其是核心的生產(chǎn)裝備，自己畫圖，再委托精工車間做出來，有了設(shè)備再把產(chǎn)品給制造出來。”
上海大學(xué)、上海交通大學(xué)為此培育出兩家超導(dǎo)原材料企業(yè)，為1.2公里超導(dǎo)電纜提供核心原料——超過300公里的超導(dǎo)帶材；同時(shí)，政府牽頭，材料、系統(tǒng)、應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的企業(yè)組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，聯(lián)手打造超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈。這種創(chuàng)新環(huán)境，使得上海成為國(guó)內(nèi)唯一擁有完整超導(dǎo)電纜產(chǎn)業(yè)鏈的城市。
超導(dǎo)帶材
應(yīng)用場(chǎng)景牽引，是上海超導(dǎo)技術(shù)最終形成實(shí)戰(zhàn)能力另的一大關(guān)鍵。在這條1.2公里示范線之前，上海超導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)已在寶鋼建設(shè)了一條50米長(zhǎng)的超導(dǎo)輸電線，扛下了大電流波動(dòng)考驗(yàn)，更積累下關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)。
電力部門也從需求側(cè)出發(fā)，為研發(fā)指明了方向，使得源頭材料、電纜生產(chǎn)企業(yè)能夠更精準(zhǔn)地對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品做升級(jí)。示范線推進(jìn)以來，上海高溫超導(dǎo)帶材的產(chǎn)能、性能、質(zhì)量都有了突飛猛進(jìn)的提升，企業(yè)也得到了更多投資方的關(guān)注。去年，上海電纜研究所超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)完成“混改”，組建了如今的上海國(guó)際超導(dǎo)公司。通過“無形之手+有形之手”，充分釋放了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能量。
這許許多多的數(shù)據(jù)、技術(shù)、裝備、創(chuàng)新，形成了一套完整的“護(hù)城河”，保證這條“世界第一”的超導(dǎo)電纜，在技術(shù)上世界領(lǐng)先，在標(biāo)準(zhǔn)上與電網(wǎng)現(xiàn)有體系銜接，在產(chǎn)業(yè)上不擔(dān)心被人卡脖子。
據(jù)了解，示范工程建成后，將全面系統(tǒng)驗(yàn)證自主高溫超導(dǎo)技術(shù)，并為進(jìn)一步拓展應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。目前，上海正計(jì)劃依托長(zhǎng)三角，籌建超導(dǎo)制造業(yè)創(chuàng)新中心。未來，隨著材料、裝備等的發(fā)展，上海將“解鎖”更多高溫超導(dǎo)的應(yīng)用，打造高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)高地。
