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高温超导项目,创下五项世界纪录

2021-12-23 09:10:56 来源:解放日报 作者:李晔

昨天,由奥盛集团国际超导公司自主研发、制造、建设的全球首条公里级高温超导电缆商业化示范段按期成功送电运行。这条选址徐汇区中心地段、长度达1.2公里的示范段,创下五项世界纪录,浸透着自主创新。

最具革命性技术

超导体,是指在某一温度下电阻变为零或接近于零的导体。根据超导体的温度,可划分为低温超导和高温超导。低温超导,一般指在“绝对零度”即零下273℃液氦环境下超导所具有的特性。高温超导则并非一般意义上的高温,而是指在零下196℃液氮环境下,电阻也能接近于零。由于液氦很贵,被称为“液体黄金”,相比之下液氮更具经济性,因此高温超导才有商用价值。

高温超导输电,是当今电力行业最具革命性的前沿技术之一,其原理就是在零下196℃的液氮环境中,利用超导材料实现低电压等级的大容量输电。此举有三大优势,一为节能;二为体积小、传输容量大。一根超导电缆可替代九根相同电压等级的传统电缆;三为绿色环保。超导电缆在输电过程中无电磁辐射,可缓解人们对电力基础设施建设的抵触心理,降低项目实施难度。因此,超导电缆对于我国构建新型电力系统,以及实现“双碳”目标均有深远意义。

据悉,上海超导示范段埋入超大城市腹地,建设了一回35千伏超导电缆线路,替代原有四回共计12根35千伏常规电缆,设计载流量2200安培。工程所需的超导电缆、超导终端、中间接头、制冷及监控系统等部件,全部由奥盛集团旗下国际超导公司自行研发制造。项目建成后,一举创造五项世界纪录——是目前世界上第一个为城市负荷中心供电的超导电缆工程;是输送容量最大的商业化运行超导电缆工程;是输送距离最长的超导电缆工程;是唯一采用全程排管敷设的超导电缆工程;也是唯一拥有双接头的超导电缆工程。

决定一切靠自己

但这条开创了线路长度、载流量和应用场景等多项国际领先指标的超导电缆,其“从0到1”之路并不容易。

本世纪初,上海超导专家团队曾考虑通过“引进、消化吸收再创新”方式,在产业中谋求突破,但联系海外超导领军企业时,对方非但不肯卖核心技术与设备,连材料都开出天价。合作遇阻后,上海决定一切靠自己。奥盛集团旗下上海国际超导科技有限公司总经理宗曦华透露,超导电缆示范段从标准、制造到施工、养护等,“全部都在一张白纸上建立起来,整个项目是产学研界、用户以及长三角超导产业联盟等各方组成的庞大团队持续攻关、久久为功的结果。”

宗曦华介绍,示范段由三根400米长电缆连接而成,电缆内部是液氮,内外温差超过200℃,要在超大城市中心城区如蜘蛛网般的地下“迷宫”实战,经历数万伏高压、数千安培电流考验,单是解决线缆套管在绝热、绝缘、密封和强度方面的难题就已可想而知。

“曾有海外专家友情提醒,在两根电缆中设置接头、试图延长电缆长度的做法不可取。我们在设计、制造、验证上投入大量时间精力,又制定了详细完整的操作规程,更克服和解决了实际运输、安装过程中诸多意想不到的困难。正因为有这么多困难,而我们又直面和攻克了它们,才会轮到我们拿下世界第一。”

创新要“时时领先”

科技创新,从来都是与风险、失败相伴,但这并不能成为企业放弃的理由。奥盛集团董事长汤亮告诉记者,科研人员甘心坐冷板凳、一心一意磨剑,企业则做好“钱掉进黄浦江,几年听不见声响”的心理准备,这在奥盛已成常态。

奥盛是一家有着“一树四翼”的高科技制造产业板块民营企业,以新材料研究“一树”引领,近年来,企业在超导科技、桥梁缆索、高端医疗器械、航空动力精密制造“四翼”上创新成果迭出。仅桥梁缆索领域,由权威杂志英国《桥梁》进行的全球统计排名中,奥盛的自主知识产权缆索占据了全球特大型悬索桥、斜拉桥缆索市场份额的半壁江山。

值得一提的是,30年前的12月1日,我国自主设计施工的第一座现代化大跨径桥梁南浦大桥正式通车。当年,打破对海外技术依赖、为南浦大桥提供缆索的浦江缆索公司,而今正是在奥盛集团旗下。30年后再传捷报。奥盛集团所承接的国家科技部“十四五”重大科技专项,即用碳纤维缆索替代传统钢制桥梁缆索,于今年12月1日完成了200万次疲劳试验。30年的承前启后,记录下中国企业执着于打破对海外技术依赖、在自主创新路上的不懈求索。汤亮说:“事实上,每一项科技创新,我们早已习惯要熬过5至10年的寂寞。我们深知,科技创新的竞争力优势,别人不会白白施舍给你,唯有靠自己打拼出来。企业的高质量发展,也一定要靠这些高科技支撑,且高科技需要不断变局,才能从‘一时先进’转向‘时时领先’。”

据悉,超导技术作为全球公认的顶尖前沿科技之一,眼下美国、日本、德国等都在加快布局。目前欧洲颇有紧迫感,提出了5公里级项目计划,而上海也已在谋划下一个5公里示范段,且同样选址中心城区,争取赶在欧洲之前实现。奥盛透露,在上海市经信委协调下,奥盛正积极联系轨交部门,争取尽早实现超导电缆在轨道交通上的应用。此外,上海超导研究团队在宝钢建设的一条50米长超导输电线,现已实现3年多的稳定运营,经受住了大电流波动考验,积累下关键运行数据,在降低碳排放方面更有卓越表现。有了“宝钢经验”后,未来超导电缆有望在更多钢厂电炉场景中实现应用。