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我国首条自主研制的新型超导电缆在深投运

北极星输配电网  来源:南方电网报    2021/9/28 16:53:10  我要投稿  
所属频道: 电线电缆  关键词:超导电缆 输电技术 交流电缆

北极星输配电网讯:9月28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,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取得重大突破,实现关键装备100%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,项目团队全国首次成功研制全国产化大冷量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的建设。

(南网传媒全媒体记者 黄雅熙 张伟雄 通讯员 朱婷婷 冷迪)

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南方电网历年来在超导研究和应用上的成就

2004年4月19日35千伏云南昆明普吉变电站超导电缆工程正式投运,工程位于云南昆明普吉220kV变电站站内,工程设计容量为121MW。这是中国第一条(世界第三条)实用化35千伏超导电缆,高温超导电缆正式挂网运行标志着中国在高温超导产品的研发与应用方面跃居世界领先水平。

2014年广东电网公司承担国家863计划“500kV大容量超导限流器样机研制”项目,研制成功世界上电压等级最高的超导限流器单项试验样机。

2017年广东电网公司承担国家重点研发计划“超导直流限流器的关键技术研究”项目,研制成功国际上首个并网运行的输电电压等级160kV超导直流限流器,示范工程于2020年8月在广东汕头南澳岛投入运行。

2020年8月以广东电网公司为依托单位,组建“南方电网公司电力超导联合实验室”。实验室以新型超导电气装备研发为核心,确立了超导材料、超导通电导体、超导磁体、低温制冷等共性关键技术为内涵的五大研究方向。电力超导联合实验室围绕能源科技发展方向与公司发展战略需求,以创建国家水平科技创新平台为目标,打造具有行业领先优势与核心竞争力的突破型、引领型、平台型一体化的大型综合性电力超导研究基地,有力提升公司科技创新实力与基础条件保障能力。

2021年9月28日深圳供电局投产国内首条10千伏三相同轴超导电缆(2.5kA/400m级)。不仅标志着国际上首条在超高负荷密度区域的超导电缆正式投运,还标志着我国电力行业全面掌握三相同轴超导电缆从设计、制造到建设的关键技术,并实现关键设备100%国产化。

目前,广东电网公司正牵头申报2021年国家重点研发计划“高性能高温超导材料及磁储能应用”项目。


原标题:我国首条自主研制的新型超导电缆在深投运

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