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深圳用上我国自研的首条新型超导电缆

2021-10-13 10:37:05      点击:19    评论:0      来源:科技日报

近日,我国首条自主研制的新型超导电缆在深圳投入使用,这也是全球首个应用于超大型城市中心区的超导电缆,标志着我国已全面掌握新型超导电缆设计、制造、建设的关键核心技术。

该条新型超导电缆直径仅17.5厘米、长400米,输电容量高达43兆伏安,相当于可同时满足4列时速350公里高铁的用电需求,实现以5倍于常规电缆的输电能力,为粤港澳大湾区第一高楼——深圳平安金融中心带来高可靠性供电。

作为南方电网公司的重大科技专项,该工程是深入实施创新驱动发展战略,推进科技自立自强的有力举措,不仅实现了关键装备100%国产化,也将为全球解决超大型城市高负荷密度区域供电问题提供新方案。

高温超导输电技术被誉为下一代电力传输战略性技术,具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等优点。该技术发挥超导材料的导电特性,让电力在低压输送过程中的损耗几乎为零。超导电缆传输容量远大于常规电缆,一条10千伏三相同轴高温超导交流电缆的电能输送能力比一条常规110千伏电缆还大,但输电损耗仅是常规电缆的1/4到1/5,非常适用于高负荷密度区域供电。

近年来,全球范围内特大型城市中心区供电均面临挑战,城市中心区负荷需求持续增长、能耗“双降”要求逐年增强、城市走廊饱和、电网建设用地难等问题逐年暴露。深圳是国内电力负荷密度最大的城市,其中央商务区的负荷密度更是“高峰上的高峰”。该项目“一揽子”解决了高供电可靠性、高负荷密度、高电能质量、土地资源受限的现实难题。

“如果采用现有的供电手段,要给福田中心区重要负荷、特别是新增负荷供好电,用常规技术实现扩容,在寸土寸金的深圳难度很大。”南方电网公司深圳供电局创新与数字化部总经理吕志宁介绍,而10千伏超导电缆在满足供电需求的同时,还可减少城市电网中高压电缆的使用,简化电网结构,减少110千伏变电站的建设,可节省500平方米土地。

本次研制投产的超导电缆,采用三相同轴构型,为结构型式最紧凑、带材用量最少、研发难度最大的超导电缆。项目攻关团队历经4年时间,通过自主创新,在超导电缆系统总体设计制造、国产大冷量GM制冷机研制等多项关键技术方面取得重大突破,实现关键装备国产化,填补了国内技术空白。

超导电缆造价合理,才有可持续推广的可能。据了解,超导带材成本占整个超导电缆造价约50%,三相同轴超导电缆比其他构型超导电缆节省近一半超导带材。

此外,本次投运的超导电缆,使用能在液氮环境冷却(相比绝对零度高出70℃左右,故称“高温”)下的超导体代替常规的铜铝导体来输电。而液氮是一种制备较简单、价格较低廉的冷却介质,因此高温超导就有了重要的应用价值。为解决超导电缆低温制冷装备“卡脖子”问题,项目团队成功研制出了全国首台全国产化大冷量GM制冷机,并实现了制冷机在线“即插即用”,可让超导电缆在零下200摄氏度的液氮环境下长期维持高可靠运行。

记者从南方电网公司创新管理部了解到,与常规技术相比,此次投产的高温超导示范项目已基本上达到了经济上的平衡点,下一步,南方电网公司还将进一步加大投入力度,积极推动配网超导应用的科研和示范工程建设。