從“同步”到“領先”——世界首條35千伏公里級超導輸電示范工程背后的科研故事

　　這是目前為止全世界所有超導電纜系統工程中唯一一條在核心城區投運的線路;是目前為止全世界最長的一條公里級超導電纜示范工程項目;是全世界唯一采用全程排管敷設的超導電纜;是世界上唯一擁有雙接頭的超導電纜工程;在35千伏的電壓等級上，它的實際傳輸容量是最大的……

　　位于上海市徐匯區的世界首條35千伏公里級超導輸電示范工程，被人津津樂道的多是其開創的諸多“世界第一”的頭銜，但鮮為人知的是，這許多“最”字中涵蓋的核心技術是由申能集團旗下上海電纜研究所自主研發的，這背后是三代超導人20余載的攻堅克難與矢志不渝。

　　誓要在上海摘下這顆“明珠”

　　大屏幕上，“超導大負荷監控圖”的折線正不斷攀升，并在12時30分達到最高電流2160.12安培，電力調度大廳里爆發出一陣熱烈的掌聲。

　　2023年8月的這一刻值得被記住，世界首條35千伏公里級超導輸電示范工程在這一天順利實現滿負荷運行。

　　超導輸電，是當今電力行業最具革命性的前沿技術之一，超導電纜技術也一直被視為電能傳輸技術皇冠上的“明珠”。其原理是在低溫液氮環境中，利用超導材料的超導特性，使電力傳輸電阻接近于零，電能傳輸損耗趨近于零，從而實現低電壓等級的大容量輸電。一條超導電纜的輸送容量相當于許多根相同電壓等級的傳統電纜。

　　這項代表未來的技術，中國不能落于人后。而摘下這顆“明珠”的重任最終落在上海。

　　60多年前，在國內電纜技術一片空白的時候，上海電纜研究所帶著“開疆”的期許與重任成立;20年前，面對在世界超導電纜行業開辟中國賽道的“拓土”任務，上海電纜研究所也自然站到了最前排。

　　“上海電纜研究所是中國電纜行業‘搖籃’般的存在。”上海電纜研究所有限公司總經理江斌說，數十年來，上海電纜研究所統籌管理了中國幾乎所有的電纜國際標準，幫助建立了近20家國內電纜行業頭部企業，“如今，公里級超導輸電示范工程實現滿負荷運行，上海電纜研究所成功摘下這顆‘明珠’，也證明了選擇這條路徑的正確性。”

　　在上海電纜研究所第一代超導人、中國工程院院士黃崇祺看來，上海除了擁有孕育產業的“搖籃”之外，“更有著最得天獨厚的應用條件”。“如果高溫超導電纜得到廣泛應用，將能解決像上海這樣的超大型城市用電密度高、建設用地緊張的問題，為超大型城市提供最佳輸電方案，其帶來的經濟效益和社會效益不言而喻。”黃崇祺說。

　　接續攻關讓“同步”變“領先”

　　“曾經，高電壓等級的電纜、海纜都需要依靠進口，我們攻關實現國產是一個從‘落后’到‘追上’的過程。如今，高溫超導輸電技術我們早早布局，從一開始就是與世界‘同步’進行，經過三代人20年的接續攻關，在這一領域，我們從‘同步’變成了‘領先’。”上海國際超導科技有限公司總經理、上海電纜研究所副總工程師宗曦華說。

　　從一條建在倉庫里的驗證生產線開始，上海電纜所制定了長期的高溫超導產業化規劃，并打造了一支科研鐵軍。數不清的工藝圖紙，記不全的調試改造次數……2010年，經過長期的基礎性研究和關鍵技術攻關，一套電壓35千伏、電流2000安培的30米超導電纜系統成功搭建。團隊也形成了穩定的生產工藝，并實現了工藝車間中所有生產線的自主設計。

　　“自主的意義在于打破壁壘，我們將國外曾經壟斷的原材料價格降低了近三分之二。”黃崇祺說。

　　從“同步”到“領先”絕非易事，很需要些迎難而上的堅持與直面疑慮的無畏。

　　科研團隊在進行超導電纜試驗時也遇到了一項世界級的難題——局部放電測試。超導電纜系統的特殊性讓微弱信號檢測隔離變得十分復雜，很容易測試失敗。迎難而上、愈挫愈勇，團隊終于在2019年底，完成了這個關鍵數據的測量。而這一關鍵數據，也讓上海電纜研究所在全球首個超導電纜國際標準制訂大會上極大地提升了我國在超導領域的話語權。

　　科創的最后一步就是為了“用”。上海大膽拿出最核心的城區地塊支持電纜敷設，讓世界首套全商業化運行35千伏公里級超導電纜示范工程落地、投運。

　　永遠瞄準未來的初心

　　自2021年12月正式投入運行以來，上海的超導電纜示范工程已連續安全穩定運行超過600天，累計為上海徐家匯商圈、上海體育館等核心區域4.9萬戶用戶供電近3億度，開創了公里級超導電纜在大型城市核心區域運行的世界先例。

　　國家發改委2022年9月公布的數據顯示，我國已建成全球規模最大的電力系統，35千伏及以上輸電線路長度達到226萬公里，相當于繞地球56圈。

　　相對于如此龐大的數據，這條35千伏超導輸電電纜的“1.2公里”顯得十分渺小。

　　“這只是巨人邁開的‘第一步’。”黃崇祺說，“下一步我們還要向5公里級以及10公里級出發!”

　　據悉，上海電纜研究所還將繼續開展超導電纜的大規模應用，逐步降低成本。同時，不斷優化“一核兩翼八驅”戰略性布局，深入開展線纜領域共性技術研發，在新材料、軌道交通、架空導線、海底電力電纜、光電復合線纜等領域形成系列技術成果。圍繞國家重大工程需求和行業關鍵共性需求，進一步拓展科技服務領域，構建相關技術領域的技術整合、優化、配套與轉化協同的科研轉化、科技創新平臺。

　　“三代人20年，最可貴的是，這20年來，科研攻關團隊的骨干成員沒有流失，初心與恒心推動著我國高溫超導電纜技術一步步實現產業化。”宗曦華說。

　　“從成立之日開始，上海電纜研究所的初心，就并非囿于推進技術本身，而是心懷國之大者，瞄準把握未來的方向與機遇。”江斌說，“科技創新對于推動實現經濟高質量發展具有重大意義，今天我們在超導輸電領域收獲的一顆‘明珠’，光芒有限，但我們瞄準未來、始終前行，必將收獲一片星光璀璨。”(經濟參考報 記者 王默玲 參與采寫：薛思雯)