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35千伏公里級超導(dǎo)電纜示范工程位于徐匯商業(yè)核心區(qū),聯(lián)結(jié)兩座220千伏變電站,總長1.2公里,額定電流2200安培,額定容量133兆伏安,采用全程排管敷設(shè)工藝,是目前世界上距離最長、輸送容量最大、全商業(yè)化運行的35千伏超導(dǎo)電纜輸電工程。
作為國家電網(wǎng)與上海市共同開展的科技產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作成果之一,該示范工程由國網(wǎng)上海電力承建運維,項目自2016年啟動醞釀至全線投運,歷時5年多時間;工程主體部分于2020年4月開工,歷時一年半完工。
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。其原理是在零下196攝氏度的液氮環(huán)境中,利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性,使電力傳輸介質(zhì)接近于零電阻,電能傳輸損耗趨近于零,從而實現(xiàn)低電壓等級的大容量輸電。
“一條35千伏超導(dǎo)電纜相當(dāng)于傳統(tǒng)220千伏電纜的輸送容量,可以替代4-6條相同電壓等級傳統(tǒng)電纜,較以往可節(jié)省70%的地下管廊空間。”國網(wǎng)上海電力總工程師謝偉介紹說,“這種傳輸效能和空間經(jīng)濟性上的顯著優(yōu)勢,使得超導(dǎo)電纜非常適用于將大容量電能直接輸送到寸土寸金的城市中心區(qū)域。”
近年來,隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展,上海城市電網(wǎng)負荷密度快速增長、通道資源緊張、電源點難以深入城市中心區(qū)域等矛盾日益凸顯。高溫超導(dǎo)電纜具有損耗低、容量大、體積小、無污染等優(yōu)點,超導(dǎo)電纜的落地應(yīng)用,有效解決了窄通道大容量輸電的難題,有助于消除負荷熱點地區(qū)的供電“卡脖子”現(xiàn)象,為城市電網(wǎng)今后的升級改造提供了一種全新的解決方案。
當(dāng)前,全球范圍內(nèi)較長距離高溫超導(dǎo)電纜的研究開發(fā)方興未艾,高溫超導(dǎo)電纜的實用化、商用化進程正在加速,已有多組長距離高溫超導(dǎo)電纜并入實際電網(wǎng)運行,主要集中在美國、日本、韓國、德國。此前已投運的最長高溫超導(dǎo)電纜位于德國及韓國,全長約為1公里。但是從1公里到1.2公里要解決一些瓶頸才能實現(xiàn)。
此次示范工程的成功投運不僅開創(chuàng)了公里級超導(dǎo)電纜在全球城市核心區(qū)域的應(yīng)用先例,同時也在核心的材料、技術(shù)和裝備上實現(xiàn)完全自主知識產(chǎn)權(quán)。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),都是上海自主創(chuàng)新的成果。
項目團隊成功研發(fā)大長度三相統(tǒng)包超導(dǎo)電纜及系列裝備,實現(xiàn)超導(dǎo)電纜及其生產(chǎn)裝備自主可控;在全世界首創(chuàng)超導(dǎo)電纜全程排管冷縮補償方法,將超導(dǎo)電纜從常溫到低溫時的材料收縮影響降至最低;通過自主研發(fā)的超導(dǎo)電纜敷設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)及專用工器具,在電纜試拉試放環(huán)節(jié)獲取了敷設(shè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),破解了狹小空間內(nèi)全程排管敷設(shè)大坡度、多轉(zhuǎn)角等難題。據(jù)悉,項目團隊還圍繞超導(dǎo)電纜的規(guī)劃設(shè)計、運行維護、繼電保護、施工、試驗及驗收,布局了20余項國際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的申報計劃,累計申請發(fā)明專利30余項。
王原一
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