這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的一條公里級超導(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;是世界上唯一擁有雙接頭的超導(dǎo)電纜工程;在35千伏的電壓等級上，它的實(shí)際傳輸容量是最大的……
位于上海市徐匯區(qū)的世界首條35千伏公里級超導(dǎo)輸電示范工程，被人津津樂道的多是其開創(chuàng)的諸多“世界第一”的頭銜，但鮮為人知的是，這許多“最”字中涵蓋的核心技術(shù)是由申能集團(tuán)旗下上海電纜研究所自主研發(fā)的，這背后是三代超導(dǎo)人20余載的攻堅(jiān)克難與矢志不渝。
誓要在上海摘下這顆“明珠”
大屏幕上，“超導(dǎo)大負(fù)荷監(jiān)控圖”的折線正不斷攀升，并在12時30分達(dá)到最高電流2160.12安培，電力調(diào)度大廳里爆發(fā)出一陣熱烈的掌聲。
2023年8月的這一刻值得被記住，世界首條35千伏公里級超導(dǎo)輸電示范工程在這一天順利實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。
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，超導(dǎo)電纜技術(shù)也一直被視為電能傳輸技術(shù)皇冠上的“明珠”。其原理是在低溫液氮環(huán)境中，利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性，使電力傳輸電阻接近于零，電能傳輸損耗趨近于零，從而實(shí)現(xiàn)低電壓等級的大容量輸電。一條超導(dǎo)電纜的輸送容量相當(dāng)于許多根相同電壓等級的傳統(tǒng)電纜。
這項(xiàng)代表未來的技術(shù)，中國不能落于人后。而摘下這顆“明珠”的重任最終落在上海。
60多年前，在國內(nèi)電纜技術(shù)一片空白的時候，上海電纜研究所帶著“開疆”的期許與重任成立;20年前，面對在世界超導(dǎo)電纜行業(yè)開辟中國賽道的“拓土”任務(wù)，上海電纜研究所也自然站到了最前排。
“上海電纜研究所是中國電纜行業(yè)‘搖籃’般的存在。”上海電纜研究所有限公司總經(jīng)理江斌說，數(shù)十年來，上海電纜研究所統(tǒng)籌管理了中國幾乎所有的電纜國際標(biāo)準(zhǔn)，幫助建立了近20家國內(nèi)電纜行業(yè)頭部企業(yè)，“如今，公里級超導(dǎo)輸電示范工程實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，上海電纜研究所成功摘下這顆‘明珠’，也證明了選擇這條路徑的正確性。”
在上海電纜研究所第一代超導(dǎo)人、中國工程院院士黃崇祺看來，上海除了擁有孕育產(chǎn)業(yè)的“搖籃”之外，“更有著最得天獨(dú)厚的應(yīng)用條件”。“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超大型城市用電密度高、建設(shè)用地緊張的問題，為超大型城市提供最佳輸電方案，其帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益不言而喻。”黃崇祺說。
接續(xù)攻關(guān)讓“同步”變“領(lǐng)先”
“曾經(jīng)，高電壓等級的電纜、海纜都需要依靠進(jìn)口，我們攻關(guān)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)是一個從‘落后’到‘追上’的過程。如今，高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)我們早早布局，從一開始就是與世界‘同步’進(jìn)行，經(jīng)過三代人20年的接續(xù)攻關(guān)，在這一領(lǐng)域，我們從‘同步’變成了‘領(lǐng)先’。”上海國際超導(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說。
從一條建在倉庫里的驗(yàn)證生產(chǎn)線開始，上海電纜所制定了長期的高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃，并打造了一支科研鐵軍。數(shù)不清的工藝圖紙，記不全的調(diào)試改造次數(shù)……2010年，經(jīng)過長期的基礎(chǔ)性研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，一套電壓35千伏、電流2000安培的30米超導(dǎo)電纜系統(tǒng)成功搭建。團(tuán)隊(duì)也形成了穩(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)。
“自主的意義在于打破壁壘，我們將國外曾經(jīng)壟斷的原材料價格降低了近三分之二。”黃崇祺說。
從“同步”到“領(lǐng)先”絕非易事，很需要些迎難而上的堅(jiān)持與直面疑慮的無畏。
科研團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行超導(dǎo)電纜試驗(yàn)時也遇到了一項(xiàng)世界級的難題——局部放電測試。超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的特殊性讓微弱信號檢測隔離變得十分復(fù)雜，很容易測試失敗。迎難而上、愈挫愈勇，團(tuán)隊(duì)終于在2019年底，完成了這個關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測量。而這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)，也讓上海電纜研究所在全球首個超導(dǎo)電纜國際標(biāo)準(zhǔn)制訂大會上極大地提升了我國在超導(dǎo)領(lǐng)域的話語權(quán)。
科創(chuàng)的最后一步就是為了“用”。上海大膽拿出最核心的城區(qū)地塊支持電纜敷設(shè)，讓世界首套全商業(yè)化運(yùn)行35千伏公里級超導(dǎo)電纜示范工程落地、投運(yùn)。
永遠(yuǎn)瞄準(zhǔn)未來的初心
自2021年12月正式投入運(yùn)行以來，上海的超導(dǎo)電纜示范工程已連續(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3億度，開創(chuàng)了公里級超導(dǎo)電纜在大型城市核心區(qū)域運(yùn)行的世界先例。
國家發(fā)改委2022年9月公布的數(shù)據(jù)顯示，我國已建成全球規(guī)模最大的電力系統(tǒng)，35千伏及以上輸電線路長度達(dá)到226萬公里，相當(dāng)于繞地球56圈。
相對于如此龐大的數(shù)據(jù)，這條35千伏超導(dǎo)輸電電纜的“1.2公里”顯得十分渺小。
“這只是巨人邁開的‘第一步’。”黃崇祺說，“下一步我們還要向5公里級以及10公里級出發(fā)!”
據(jù)悉，上海電纜研究所還將繼續(xù)開展超導(dǎo)電纜的大規(guī)模應(yīng)用，逐步降低成本。同時，不斷優(yōu)化“一核兩翼八驅(qū)”戰(zhàn)略性布局，深入開展線纜領(lǐng)域共性技術(shù)研發(fā)，在新材料、軌道交通、架空導(dǎo)線、海底電力電纜、光電復(fù)合線纜等領(lǐng)域形成系列技術(shù)成果。圍繞國家重大工程需求和行業(yè)關(guān)鍵共性需求，進(jìn)一步拓展科技服務(wù)領(lǐng)域，構(gòu)建相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)整合、優(yōu)化、配套與轉(zhuǎn)化協(xié)同的科研轉(zhuǎn)化、科技創(chuàng)新平臺。
“三代人20年，最可貴的是，這20年來，科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的骨干成員沒有流失，初心與恒心推動著我國高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)一步步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”宗曦華說。
“從成立之日開始，上海電纜研究所的初心，就并非囿于推進(jìn)技術(shù)本身，而是心懷國之大者，瞄準(zhǔn)把握未來的方向與機(jī)遇。”江斌說，“科技創(chuàng)新對于推動實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義，今天我們在超導(dǎo)輸電領(lǐng)域收獲的一顆‘明珠’，光芒有限，但我們瞄準(zhǔn)未來、始終前行，必將收獲一片星光璀璨。”(經(jīng)濟(jì)參考報 記者 王默玲 參與采寫：薛思雯)
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