超导电缆研发取得新突破(超导电缆用途)

与交流超导电缆相比，电网线损降低70%左右。近日，我国首条高温超导低压直流电缆在江苏苏州并网运行，填补了超导电缆在国内低压直流系统应用的空白。直流超导输电技术的应用将为新型电力体系建设和能源转型升级注入强劲动力。

超导电缆是电流传输的理想电缆。近20年来，随着超导材料技术的进步，中国、美国、日本、韩国、欧洲等国家和地区对高温超导电缆应用的科研投入保持较高水平。

2021年，工业和信息化部、科技部、自然资源部下发《“十四五”原材料工业发展规划》号文件，强调要实施前沿材料前瞻性布局行动，支持科研机构和科研院所联合企业开发超导材料，推动新型骨干材料系统化发展。

目前，我国在超导电缆的应用方面做了一些探索，但都是交流超导电缆示范项目。近年来，随着新型电力系统的建设，风电、光伏等新能源大量并网。与此同时，以电动汽车为代表的直流负载快速发展。各地开始探索建设更加灵活可控的直流配电系统。因此，探索超导在直流系统中的应用也成为一个新的研究方向。

“由于直流供电方式不存在交流损耗，直流超导电缆的电网线损相比交流超导电缆将进一步降低。”中国电工技术学会超导技术专业委员会委员顾宏伟表示。相关文献数据显示，交流高温超导的损耗在3%~4%之间，而直流超导电缆的损耗仅为1%~2%。

近年来，长三角地区积极优化能源结构，构建新型电力体系。面对日益增长的电力需求和新能源接入比例，单纯增加电网密度与城市空间趋于饱和的现状相悖。如何提高能源传输效率、优化通道资源配置已成为能源转型升级的课题之一。超导电缆由于其零电阻特性，可以有效提高电力传输效率，减少电力损耗，成为解决这一问题的有效方案。

2020年6月，苏州市吴江区政府、国网苏州供电公司、江苏永定有限公司联合启动高温超导直流电缆示范工程建设，建设高温超导直流电缆示范工程项目基于吴江同里中低压直流配电网。全长180米的高温超导直流电缆连接10kV庞东直流中心站和宏盛塑料科技（苏州）有限公司工厂直流配电室。

“这款超级电缆的设计电压为375伏，载流能力为4500A，导体截面积仅为90平方毫米。与同电压等级的常规PVC铜芯电缆相比，截面积不到常规电缆的一半，但其输电能力相当于20根常规电缆，导体损耗仅为常规电缆的十分之一，大大提高了输电能力，大大降低了通电时的损耗传播。”国网苏州供电公司设备部副主任杨晨介绍。

据悉，该项目使用的钇钡铜氧化物（YBCO）第二代高温超导带材为国产材料，实现了超导电缆系统核心材料的国产化。从结构上来说，该电缆在国内首次采用正负极同轴方式，相当于两根电缆合二为一。它是目前最紧凑的超导电缆，可以使电力系统更加可靠。

“示范工程的建设为超导电缆在城市配电网系统中的实际应用奠定了基础，也为实施新型电力系统建设和城市绿色可持续发展提供了典型样本经验。”顾宏伟说道。

随着超导应用技术的成熟，所建设的超导电缆的电压等级、容量和长度不断提高。但由于超导材料价格、电缆真空绝缘、沿线制冷等因素，利用超导电缆进行长距离电力传输的经济和技术可行性并不高，需要找到合适的应用该技术的场景。

业内人士认为，虽然现阶段超导电缆的性价比仍无法与常规输电线路相媲美，但超导输电技术的高载流、大容量特性可以解决大城市、高等级地区的输配电问题。负载密度区域，可用于配电网改造升级、电网互联等应用场景。例如，美国正在研究用13.8kV三相交流电缆替代电缆沟满载常规线路；韩国正在利用超导电缆建设电气化走廊，推动传统电网升级。

杨晨表示，未来将立足示范项目，推动规模化应用需求，总结施工安装经验，积累系统运行数据，研究运维管理流程，完善全流程管理机制，并为实际应用铺平道路。 （王一辰）