超导电缆，颠覆电缆传统
发布日期：2016-02-23
来源：光电产业网
作者：苏州市光电产业商会
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高温超导体是20世纪最伟大的发现之一。而超导体的零电阻对于传统以铜、铝为导体的电线电缆更是颠覆性的。随着更多的高温超导体被发现，不排除超导技术会在电缆行业大规模应用。超导现象是指导电材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动下材料的电阻趋近于0的性质。而“超导体”是指能进行超导传输的导电材料。零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。
超导材料的零电阻特性最大的用处之一就是用来输电。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，用铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂今年下半年，上海电缆研究所牵头的市科委重大项目“35千伏高温超导电缆系统工程应用与示范研究”成果，通过中国电力企业联合会鉴定，部分关键参数达到国际领先水平。与此同时，第二代高温超导材料工业级生产线在上创超导科技有限公司建成，解决了超导电缆的材料国产化问题。
1911年，荷兰科学家昂内斯意外发现，将汞冷却到零下268.95℃时，其电阻突然消失，这种现象被称为超导电性。然而，零下268.95℃已接近绝对零度(零下273.15℃)，必须用昂贵的液氦才能把温度降到这么低。1986年，IBM实验室的柏诺兹和缪勒首次发现高温超导材料，将临界温度大幅提高，使其能在低价的液氮降温环境下达到“零电阻”。
30年过去了，经过全球科学家的努力，第二代高温超导材料已达到市场化应用的“临界点”。在上海大学等协办的IEEE会议上，中、美、德、法、日等10多个国家的超导专家共同研讨。德国卡尔斯鲁厄大学工程物理研究所所长本纳德介绍，该所与耐克森公司合作，在埃森市建成了德国首条公里级高温超导电缆商业线，已稳定运行一年多。德国权威机构评估后认为，超导电力传输技术已经成熟。在本纳德看来，“上海的高温超导技术很有国际竞争力，实现产业化正是时候。而且，中国经济发展速度比德国快，基础设施工程更多，为超导电缆应用提供了广阔空间。”
与传统的铜铝材料电缆相比，高温超导带材电缆有何优势?大会主席、上海市高温超导重点实验室主任蔡传兵说，超导电缆的载流能力可以达到铜铝导线的100多倍，而且电缆截面积较小，更适合大电流、高能量的用电场合;借助“零电阻”性能，超导电缆在传输过程中没有损耗，节能效果显著。据统计，我国电网的传输损耗率是8%至10%，每年损耗量相当于3个核电站的年发电量。超导电缆也有其弱势，如技术不够成熟，工程建设成本较高。对此，天津大学电气与自动化工程学院教授信赢表示，目前，我国高温超导电缆产业化已走到一个门槛，如何跨过它，50%取决于技术改进，另外50%取决于相关部门的观念。
超导电缆系统工程的一次性投入较大，长期运行后可凭借优越性能收回成本，但现行财务制度不利于这类工程的立项。干部任期制也会影响超导电网的上马，由于取得经济效益的周期较长，而干部在一个岗位上的任期较短，客观上导致其决策趋向保守。沪研超导电缆要尽快应用于电网工程，确实有赖于电力部门和大型电力用户的观念。此外，应尽快开展对沪研超导电缆的全寿命周期评价，为其应用于电网示范工程做好准备。
超导电缆最适合用于大城市高密度用电地区，上海有条件在全国率先建设首条接入电网的高温超导电缆线路。在建设具有全球影响力的科技创新中心进程中，与会专家建议本市为超导电缆、超导电机等产品提供更大的工程应用空间，在高温超导技术的产业化大潮中占据制高点。
随着超导技术的发展，世界电缆巨头也相继开始了超导电缆的研发。韩国LS电缆、日本古河电工、住友电工、法国耐克森等多家世界大型电缆企业在超导电缆方面均有所建树，超导电缆商业化运作也在逐步推进。2014年11月19日，韩国LS电缆启动80KV500MW级直流超导电缆输电系统实验项目。此次生产的超导电缆比一般的铜缆粗20%，但输电量却是其10倍;2015年5月份，全球首个安装超导电缆的列车在日本成功试运行，其应用的超导电缆可在零下196度超导状态下进行电力输送。
