燒出的水能泡上40碗方便面；

一度電，能給平板充電30+次，

連著把76集的《甄嬛傳》看3遍；

一度電，能讓音響連續(xù)工作30小時(shí)，

從白天嗨到黑夜再嗨到白天，

做廣場(chǎng)上最靚的仔……

城市中每一度電的傳輸，

都離不開一種設(shè)備??

——電纜。

在中國(guó)，

每年傳輸過(guò)程中

線路損耗非常大。

然而隨著史上最強(qiáng)35千伏超導(dǎo)電纜

橫空出世，

線路損耗的難題終于得到解決。

之所以稱它為“史上最強(qiáng)電纜”，

是因為它在“超導(dǎo)技術(shù)”的加持下，

可實(shí)現(xiàn)趨近于零電阻。

在國(guó)家電網(wǎng)在上海興建的

世界首個(gè)35千伏公里級(jí)

超導(dǎo)輸電示范工程中

它能夠以35千伏“小”電纜，

成功輸送2160.12安培電流，

達(dá)到220千伏“大”電纜的輸送能力，

以歷史性的突破，

成為“史上最強(qiáng)”。

把這根電纜剖開，

可以看到類似“三色圓珠筆”的結(jié)構(gòu)，

這正是三相統(tǒng)包結(jié)構(gòu)，

外層的絕熱管包裹著

三股相互絕緣的超導(dǎo)纜芯，

像三根“筆芯”，

用來(lái)傳送三相交流電。

超導(dǎo)電纜結(jié)構(gòu)中，

核心采用僅0.4毫米厚

極為纖弱的第二代超導(dǎo)帶材，

其中起導(dǎo)電作用的超導(dǎo)層

厚度約為1微米，

另外還包括不銹鋼基帶、

保護(hù)層、緩沖層等。

該材料從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造

完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

盡管這次超導(dǎo)輸電示范工程

只有1.2公里，

但超導(dǎo)材料一共使用了

近300公里。

在常壓下，

超導(dǎo)體達(dá)到“臨界超導(dǎo)溫度”，

并具備強(qiáng)大的輸送能力，

需要低至77K(-196℃)，

這正是液氮的溫度區(qū)間。

液氮無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味，

取之于空氣，

也是制造液氧的副產(chǎn)品。

1升液氮的價(jià)格

約等于1升礦泉水，

價(jià)格低廉、制備方便、

穩(wěn)定可控的特點(diǎn)，

使其成為冷卻介質(zhì)的佼佼者。

為了使超導(dǎo)材料

始終保持超導(dǎo)狀態(tài)發(fā)揮最大能效，

維持液氮環(huán)境尤其重要。

除了制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，

電纜外層通過(guò)兩層核心結(jié)構(gòu)，

牢牢掌控“低溫”和“絕緣”兩大關(guān)鍵因素。

雙層柔性真空絕熱管，

盡全力減小熱損耗，

同時(shí)，固體絕緣材料、液氮等

形成了強(qiáng)大的復(fù)合絕緣，

讓內(nèi)層的三根“筆芯”

安穩(wěn)、持續(xù)地在液氮中泡“冷水浴”，

低溫、封閉的運(yùn)行環(huán)境

也讓超導(dǎo)電纜具有較長(zhǎng)的使用壽命。

世界首個(gè)35千伏公里級(jí)

超導(dǎo)輸電示范工程

位于上海市中心徐匯老城區(qū)。

這里區(qū)域用電需求旺盛，

電力負(fù)荷密度高達(dá)每平方公里2.7萬(wàn)千瓦，

相當(dāng)于上海平均電力負(fù)荷密度的5倍。

這里高樓與窄巷并行，

商圈與社區(qū)相融，河流和軌道交錯(cuò)，

地上，車水馬龍、人流如織；

地下，管道繁多、空間狹小。

超導(dǎo)電纜的輸送能力

相當(dāng)于4-6回同電壓等級(jí)傳統(tǒng)電纜，

能節(jié)約70%的地下管廊空間，

這樣“小通道大容量”的輸電模式

可有效破解超大城市中心負(fù)荷密度高、

通道資源有限、

電網(wǎng)“卡脖子”現(xiàn)象等難題。

國(guó)家電網(wǎng)公司超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)正在討論研究技術(shù)方案

由于超導(dǎo)帶材的機(jī)械性能

與傳統(tǒng)導(dǎo)體有較大差異，

其敷設(shè)時(shí)牽引力、側(cè)壓力、

彎曲半徑等參數(shù)毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。

面對(duì)施工過(guò)程中的難點(diǎn)與瓶頸，

建設(shè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)敷設(shè)試驗(yàn)、理論計(jì)算，

采用創(chuàng)新技術(shù)和巧妙設(shè)計(jì)

將問(wèn)題一一攻克。

為了將超導(dǎo)輸電技術(shù)

順利從“實(shí)驗(yàn)室”

跨步應(yīng)用到現(xiàn)有電網(wǎng)的“實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)”，

建設(shè)團(tuán)隊(duì)在“螺螄殼里做道場(chǎng)”，

一大突破就是

敷設(shè)方式首次使用全程排管，

不僅占地空間小，

還能最大限度減少受外力破壞的影響，

同時(shí)便于維護(hù)和管理。

由于示范工程位于中心城區(qū)，

無(wú)法采用全開挖方式施工，

建設(shè)團(tuán)隊(duì)還研制出了新工藝、新材料

以及各種專用器具、設(shè)備，

來(lái)解決建設(shè)路徑中

進(jìn)站難、小轉(zhuǎn)角、大落差、

窄通道等多個(gè)施工難點(diǎn)。

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新運(yùn)用了“泥水平衡頂管”

與“大角度繞行”工藝，

突破了世界首條商業(yè)化運(yùn)行公里級(jí)

超導(dǎo)電纜排管敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)的空白。

國(guó)家電網(wǎng)公司超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在閔行區(qū)吳涇鎮(zhèn)開展試?yán)嚪旁囼?yàn)

為了證實(shí)施工方案的可行性，

確保正式敷設(shè)一次成功，

建設(shè)團(tuán)隊(duì)在閔行區(qū)吳涇鎮(zhèn)“量身定制”，

建設(shè)了試?yán)嚪旁囼?yàn)場(chǎng)地，

1比1復(fù)原了實(shí)際電纜敷設(shè)中

難度最大的路段，

進(jìn)行了3次實(shí)地還原試驗(yàn)，

收集到一批超導(dǎo)電纜

在復(fù)雜環(huán)境下敷設(shè)時(shí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，

有力支撐了超導(dǎo)電纜的安全、高效敷設(shè)。

為了對(duì)電纜進(jìn)行“全景立體式”守護(hù)，

建設(shè)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了

超導(dǎo)電纜在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，

搭建起電纜系統(tǒng)運(yùn)行的“監(jiān)控網(wǎng)”。

在1.2公里的電纜沿線

共有電纜工作井9處，

建設(shè)者們安裝了智能井蓋、

智能地釘、可視化聯(lián)動(dòng)裝置、

液氮監(jiān)測(cè)設(shè)備及全線光纖測(cè)振裝置等，

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜運(yùn)行溫度、

壓力、電流、通道環(huán)境等

多維度參量信息，

呈現(xiàn)超導(dǎo)電纜及通道內(nèi)、

外部環(huán)境的運(yùn)行實(shí)況。

國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維柔性小組對(duì)超導(dǎo)輸電設(shè)備開展巡檢工作

監(jiān)測(cè)設(shè)備有時(shí)會(huì)受安裝環(huán)境

和使用場(chǎng)景限制，

為保證萬(wàn)無(wú)一失，

還需要做到“人機(jī)”的最佳結(jié)合。

國(guó)家電網(wǎng)組建了一支

多專業(yè)運(yùn)維柔性小組，

采用了“立體巡檢+集中監(jiān)控”的運(yùn)維新模式，

針對(duì)設(shè)備終端等重點(diǎn)區(qū)域設(shè)備，

開展紅外測(cè)溫以及電流、溫度等

重要參量監(jiān)測(cè)工作，

實(shí)現(xiàn)全天候全范圍對(duì)運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)的感知。

不僅如此，

超導(dǎo)電纜也會(huì)接受定期的檢修試驗(yàn)，

分析超導(dǎo)電纜投運(yùn)后的

各層狀態(tài)變化情況，

同時(shí)結(jié)合日常運(yùn)維工作，

形成工程運(yùn)維、狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)體系，

并完成運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)搭建。

國(guó)家電網(wǎng)公司超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)完成相關(guān)規(guī)程、管理規(guī)定、保護(hù)配置整體方案、應(yīng)急預(yù)案的編制

此外，建設(shè)團(tuán)隊(duì)還首創(chuàng)編制了

高溫超導(dǎo)電纜相關(guān)工作規(guī)程、

管理規(guī)定、保護(hù)配置整體方案，

以及超導(dǎo)電纜事故應(yīng)急預(yù)案，

建設(shè)了涵蓋8大專業(yè)

共計(jì)15項(xiàng)預(yù)案的

超導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)急預(yù)案體系。

2021年12月22日，

世界首個(gè)35千伏商用公里級(jí)

超導(dǎo)輸電示范工程

在上海中心城區(qū)正式投運(yùn)，

將源源不斷的電能

送往轄區(qū)內(nèi)的4.6萬(wàn)戶用戶,

開創(chuàng)了公里級(jí)超導(dǎo)輸電技術(shù)

在全球城市核心區(qū)域應(yīng)用先例。

相比傳統(tǒng)輸電方式，

在滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，

1根35千伏超導(dǎo)電纜的能源供應(yīng)能力

約與1回220千伏線路

和1臺(tái)同電壓等級(jí)主變壓器相等，

可大幅減少

高電壓等級(jí)變電站建設(shè)所需空間，

“小通道”的輸電模式達(dá)成。

在寸土寸金的上海徐家匯，

無(wú)論是車水馬龍的繁榮景象和煙火氣息，

還是熱衷“Citywalk”的市民

都可以踏上埋設(shè)超導(dǎo)輸電的地面

穩(wěn)步前行。

國(guó)家電網(wǎng)公司超導(dǎo)團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超導(dǎo)輸電工程滿負(fù)荷運(yùn)行載流量

2023年8月18日12時(shí)30分

隨著運(yùn)行電流達(dá)到2160.12安培，

超導(dǎo)輸電示范工程首次實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，

進(jìn)一步刷新了入網(wǎng)超導(dǎo)電纜

最大實(shí)際運(yùn)行容量的世界紀(jì)錄。

如果1臺(tái)4頭咖啡機(jī)

功率按照3000瓦計(jì)算的話，

這根電纜供電瞬時(shí)能制作

17.5萬(wàn)杯咖啡。

“大容量”輸電成為現(xiàn)實(shí)。

地表之下，

超導(dǎo)電纜馭電而行，

為城市中心提供充沛動(dòng)能，

以安全穩(wěn)定和清潔高效的電能輸送，

構(gòu)筑發(fā)展“動(dòng)脈”，

挺起能源“脊梁”。

能源保障和安全事關(guān)國(guó)計(jì)民生，

是須臾不可忽視的“國(guó)之大者”，

超導(dǎo)輸電，

是屬于能源保障的未來(lái)之路。

自1995年首條30米長(zhǎng)的超導(dǎo)電纜建成，

各國(guó)都在爭(zhēng)相搶奪超導(dǎo)這把“金鑰匙”，

中央企業(yè)國(guó)家電網(wǎng)

已經(jīng)率先把它牢牢握在手中，

成功做到了四個(gè)“世界之最”：

這個(gè)史無(wú)前例的開端，

已經(jīng)叩響了全新世界的大門。

這扇大門的背后，

有超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變電站、

超導(dǎo)能源混輸管道……

這扇大門的背后，

有無(wú)數(shù)只存在于《科幻世界》中的

各種未來(lái)科技；

這扇大門的背后，

是“碳中和、碳達(dá)峰”美好現(xiàn)實(shí)圖景。

今天我們有了第一個(gè)1公里，

未來(lái)就會(huì)有5公里、10公里，

甚至更長(zhǎng)。

在新的領(lǐng)域開拓，

在新的賽道前行，

只要向前的腳步不停，

中國(guó)超導(dǎo)輸電技術(shù)

一定能打開“未來(lái)之門”。