徐匯區(qū)位于上海市中心城區(qū)的西南部，這里高樓與窄巷并行，商圈與民居交融，54.93平方公里內(nèi)常住人口超過110萬人。在這里，電力負(fù)荷密度高達(dá)2.7萬千瓦，相當(dāng)于上海平均電力負(fù)荷密度的5倍。

近年來，超大城市中心區(qū)地下管廊資源緊張與用電負(fù)荷攀升的矛盾愈發(fā)突出，對電網(wǎng)建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展提出了更高的要求。如何破題？超導(dǎo)輸電提供了一種新的思路。

以一“打”六，“出招”便驚艷

2021年12月22日，國家電網(wǎng)公司在上海興建的世界首條35千伏公里級超導(dǎo)電纜示范工程正式投運(yùn)。該示范工程位于上海市中心，連接徐匯商業(yè)核心區(qū)兩座220千伏變電站，總長1.2公里，額定電流2200安培，電能輻射整個轄區(qū)內(nèi)的4.6萬戶用戶。

“選址徐匯，一方面是因為這片區(qū)域的電力負(fù)荷密度高，滿足了工程建設(shè)的迫切性，另一方面，兩座相對距離較小的220千伏變電站為工程的順利建成投運(yùn)提供了必要的場景條件。”國網(wǎng)上海市南供電公司總工程師宗明介紹，超導(dǎo)電纜具有損耗小、容量大等優(yōu)勢，“超導(dǎo)輸電，是在零下196攝氏度的液氮環(huán)境下，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。不僅如此，一條超導(dǎo)電纜，相當(dāng)于4到6條相同電壓等級傳統(tǒng)電纜的輸電容量，并能節(jié)省70%的地下管廊空間，因此，特別適用于將大容量電能安全高效地輸送到寸土寸金的城市中心區(qū)域。”宗明表示。

2020年10月20日，國網(wǎng)上海市南供電公司施工人員正在引導(dǎo)超導(dǎo)試驗段電纜牽拉通過1處90度橫向轉(zhuǎn)角。

然而，要建成這樣一項高難度的電網(wǎng)工程，也少不了前期的技術(shù)論證工作?！拔覀?yōu)槌瑢?dǎo)電纜量身定制各種施工工藝和敷設(shè)機(jī)械，超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)電纜不同，對通道的精度和環(huán)境要求也較高！”國網(wǎng)上海市南供電公司項管中心副主任王明俊介紹。為此，市南公司還開展試?yán)囼?，現(xiàn)場包括一段縱向高差3米的電纜溝橋和1個90度水平轉(zhuǎn)角通道，復(fù)原了實際電纜敷設(shè)中難度最大的路段?！俺瑢?dǎo)電纜試?yán)囼灥某晒?，意味著超?dǎo)電纜敷設(shè)環(huán)節(jié)技術(shù)的重大突破，彌補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)技術(shù)空白。”王明俊說。

技術(shù)通關(guān)還不夠，地處城市核心區(qū)域的徐匯區(qū)，在實際施工過程中還面臨著多方協(xié)調(diào)的問題?！?5千伏公里級超導(dǎo)電纜的運(yùn)行畢竟是首次，周邊居民勢必會有各種疑慮，我們通過例如居民接待日等多種方式，讓大家對超導(dǎo)電纜有了進(jìn)一步的認(rèn)知，不斷推進(jìn)整個工程的建設(shè)。”王明俊表示，通道能夠順利建成，有力的保障了超導(dǎo)電纜的成功投運(yùn)，是建設(shè)者群策群力的結(jié)果。

填補(bǔ)空白，解決“卡脖子”難題

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型城市電力負(fù)荷密度不斷提升，但受制于輸電通道資源有限，城市中心電網(wǎng)“卡脖子”現(xiàn)象日益突出，超導(dǎo)電纜示范工程的建設(shè)與投運(yùn)，為破解城市中心電網(wǎng)負(fù)荷“過熱”的矛盾提供了一個“最優(yōu)解”。

那么，“最優(yōu)解”都優(yōu)在哪？國網(wǎng)上海市南供電公司總師室科技專職段若晨總結(jié)了超導(dǎo)電纜示范工程的四大突破。

在關(guān)鍵技術(shù)研究方面，成功研發(fā)了大長度三相統(tǒng)包超導(dǎo)電纜及系列裝備，突破了大長度絕熱管制造、大長度超導(dǎo)帶材繞包接續(xù)、大溫差終端絕緣設(shè)計等一系列裝備制造的瓶頸，實現(xiàn)超導(dǎo)電纜及其生產(chǎn)裝備自主可控。段若晨表示，“這是實現(xiàn)超導(dǎo)輸電工程的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的第一步！”

2021年12月22日，世界首條35千伏公里級超導(dǎo)電纜示范工程在上海正式投運(yùn)，國網(wǎng)上海市南供電公司運(yùn)維人員正在開展現(xiàn)場巡視工作。

在工程建設(shè)方面，在全世界首創(chuàng)超導(dǎo)電纜全程排管冷縮補(bǔ)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?yán)嚪怒h(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?！澳壳皣鴥?nèi)乃至國際上投運(yùn)的超導(dǎo)電纜中，全部為短距離試驗或直線點對點供電用途，無需考慮復(fù)雜環(huán)境下的電纜敷設(shè)需求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，間接導(dǎo)致了該領(lǐng)域的參數(shù)空白?！倍谠?yán)囼炦^程中，現(xiàn)場的90度轉(zhuǎn)角電纜井及直線井內(nèi)都均勻分布著安裝上壓力傳感器的輔助滾輪，不間斷地測量并記錄每一個轉(zhuǎn)彎前后、穿管前后、模擬過橋前后的牽引張力及側(cè)壓力大小，填補(bǔ)了多項國際標(biāo)準(zhǔn)空白。

在標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新方面，也實現(xiàn)了多個從無到有——圍繞超導(dǎo)電纜的規(guī)劃設(shè)計、運(yùn)行維護(hù)、繼電保護(hù)、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30余項發(fā)明專利。

在實際應(yīng)用方面，有效解決了窄通道大容量輸電的難題，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。

“這項工程核心技術(shù)國產(chǎn)化率達(dá)100%，目前是世界上距離最長、輸送容量最大的全商業(yè)化運(yùn)行35千伏超導(dǎo)電纜輸電工程，不久的將來，還會有五公里甚至是更長超導(dǎo)電纜實施的設(shè)想！”段若晨說。

是里程碑，也是新起點

今年夏天，上海高溫天氣持續(xù)時間創(chuàng)下歷史新高，7月29日，國網(wǎng)上海市電力公司組織所屬相關(guān)單位開展超導(dǎo)電纜大負(fù)荷試驗，通過連續(xù)9小時1000安以上、最大1289安的大負(fù)荷運(yùn)行，初步驗證了超導(dǎo)電纜帶大負(fù)荷運(yùn)行的能力?！爱?dāng)最大負(fù)荷超過56%，就能覆蓋超低溫冷卻帶來的能耗問題?！眹W(wǎng)上海市電力公司高級專家、國網(wǎng)上海市南供電公司運(yùn)檢部主任助理王曉東介紹，截至今年7月末，這條公里級超導(dǎo)電纜已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過8個月，日常運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定在700～800安的區(qū)間內(nèi)，距設(shè)計最高2200安的帶負(fù)荷能力仍有較大裕度。

2022年7月29日，國網(wǎng)上海市電力公司組織所屬相關(guān)單位順利完成超導(dǎo)電纜大負(fù)荷試驗。

“在日常運(yùn)行情況下，超導(dǎo)電纜的載流量相當(dāng)于4～6根同電壓等級普通電纜?！蓖鯐詵|表示，超導(dǎo)輸電完全可以解決大城市電網(wǎng)“窄通道大容量”的輸電難題。

在這項示范工程敷設(shè)的超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)中，核心采用二三十根僅0.4毫米厚、極為纖弱的第二代超導(dǎo)帶材，該材料從設(shè)計到生產(chǎn)制造完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。除了在裝備上擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)之外，此項工程還在全程排管敷設(shè)工藝以及系統(tǒng)運(yùn)維穩(wěn)定性等方面融入了具有中國特色的創(chuàng)新突破，并在國際上引領(lǐng)多項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

國網(wǎng)上海電力一直以來都是全球觀察中國電力的窗口，超導(dǎo)電纜的成功應(yīng)用，大大增強(qiáng)了中國制造的信心。目前，上海市已形成超導(dǎo)電纜的完整產(chǎn)業(yè)鏈，示范工程是一個里程碑，也是一個新起點?！斑@是國內(nèi)新型電力系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域的一項重大核心技術(shù)突破?！弊诿鞅硎荆拔磥?，我們還將在公里數(shù)和電壓等級上繼續(xù)探索，發(fā)掘超導(dǎo)電纜更多的應(yīng)用場景，將綠色低碳的理念融入到發(fā)電、輸電、供電、用電的每一步?！?（圖片均由國網(wǎng)市南公司提供）

專題：強(qiáng)國新賽道 踏上新征程——學(xué)習(xí)貫徹二十大 上海經(jīng)信在行動

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