科创中国

高温超导电缆的主要优势在于高电流密度与传输能力，其应用一方面决定于技术与经济的成熟性，另一方面决定于合适对象的选择。深圳即将建成全球首个应用于高负荷密度供电区域的超导电缆示范工程，该项目的成功将证明高温超导电缆适合于大城市大容量供电的应用。 高温超导电缆是实现低损耗、高效率、大容量输电的有效途径，主要由承载电流的超导电缆芯、维持低温环境低温杜瓦管、电缆终端和电流引线、提供冷量低温制冷系统、电缆绝缘及监测电缆运行状况在线监测系统等部分组成。高温超导电缆是采用无阻的、能传输高电流密度的超导材料作为导电体并能传输大电流，具有体积小、重量轻、损耗低和传输容量大的优点，可以实现低损耗、高效率、大容量输电。高温超导电缆将首先应用于短距离传输电力的场合（如发电机到变压器、变电中心到变电站、地下变电站到城市电网端口）及电镀厂、发电厂和变电站等短距离传输大电流的场合，以及大型或超大型城市电力传输的场合。高温超导电缆的传输损耗仅为传输功率的***%，比常规电缆5%～8%的损耗要低得多。在重量、尺寸相同的情况下，与常规电力电缆相比，高温超导电缆的容量可提高3～5倍、损耗下降60%，可以明显地节约占地面积和空间。因此，随着我国城市用电负荷不断增加和智能电网的建设需求，10kV电压等级城市配电网对超导电缆的需求越来越大。 自高温超导发现以来，我国超导电缆材料及电缆制备的技术紧跟世界先进水平。2000年北京英纳超导技术有限公司建成国内第一条年产200公里的铋系高温超导线材生产线，使我国成为世界上为数不多的具有高温超导线材生产技术及产业化能力的国家之一，为我国高温超导应用研发及最终的产业化生产提供了原材料保证。2004年，由云电集团,北京英纳超导有限公司联合研制开发的中国第一条30米长35kV/2kA温绝缘超导电缆在云电集团昆明供电局普吉变电站投运，这是中国第一条(世界第三条)实用化的超导电缆。2011年初上海交通大学成功研发一整套具有我国自主知识产权的百米级钇系高温超导带材，实现了国内超导带材领域的新突破。2021年初，由深圳供电局牵头，中天集团上海超导技术有限公司负责制造的国内首条10千伏三相同轴高温交流超导电缆型式试验成功，这标志着深圳即将建成全球首个应用于高负荷密度供电区域的超导电缆示范工程。 与于深圳项目采用的钇系超导带材相比，铋系超导带材热稳定性更好；基于生产方式的原因，铋系带材扩产能比钇系超导带材更容易；截至目前技术水平，铋系超导带材成本略低于钇系超导带材。综上，对于高温超导电缆，铋系超导带材是更适合的导体材料。 本项目计划采用铋系超导带材制造一条20m，10kV，2kA三相同轴高温超导电缆，电缆设计和超导材料由北京应纳超导技术有限公司提供，电缆绕制，低温杜瓦管制造和终端制造由中天集团上海超导技术有限公司负责。通过该项目，验证铋系带材超导电缆的技术可行性，并可以提供制造成本，运行成本与损耗、运行稳定性、占地需求等指标和数据，再将之与钇系带材超导电缆和常规电缆进行对比，为铋系带材超导电缆产业化研究提供依据。