徐匯區位於上海市中心城區的西南部，這裡高樓與窄巷並行，商圈與民居交融，54.93平方公裡內常住人口超過110萬人。在這裡，電力負荷密度高達2.7萬千瓦，相當於上海平均電力負荷密度的5倍。

近年來，超大城市中心區地下管廊資源緊張與用電負荷攀升的矛盾愈發突出，對電網建設的可持續性發展提出了更高的要求。如何破題？超導輸電提供了一種新的思路。

以一“打”六，“出招”便驚艷

2021年12月22日，國家電網公司在上海興建的世界首條35千伏公裡級超導電纜示范工程正式投運。該示范工程位於上海市中心，連接徐匯商業核心區兩座220千伏變電站，總長1.2公裡，額定電流2200安培，電能輻射整個轄區內的4.6萬戶用戶。

“選址徐匯，一方面是因為這片區域的電力負荷密度高，滿足了工程建設的迫切性，另一方面，兩座相對距離較小的220千伏變電站為工程的順利建成投運提供了必要的場景條件。”國網上海市南供電公司總工程師宗明介紹，超導電纜具有損耗小、容量大等優勢，“超導輸電，是在零下196攝氏度的液氮環境下，利用超導材料的超導特性，使電力傳輸介質接近於零電阻，電能傳輸損耗趨近於零，從而實現低電壓等級的大容量輸電。不僅如此，一條超導電纜，相當於4到6條相同電壓等級傳統電纜的輸電容量，並能節省70%的地下管廊空間，因此，特別適用於將大容量電能安全高效地輸送到寸土寸金的城市中心區域。”宗明表示。

2020年10月20日，國網上海市南供電公司施工人員正在引導超導試驗段電纜牽拉通過1處90度橫向轉角。

然而，要建成這樣一項高難度的電網工程，也少不了前期的技術論証工作。“我們為超導電纜量身定制各種施工工藝和敷設機械，超導電纜結構與傳統電纜不同，對通道的精度和環境要求也較高！”國網上海市南供電公司項管中心副主任王明俊介紹。為此，市南公司還開展試拉試驗，現場包括一段縱向高差3米的電纜溝橋和1個90度水平轉角通道，復原了實際電纜敷設中難度最大的路段。“超導電纜試拉試驗的成功，意味著超導電纜敷設環節技術的重大突破，彌補國內相關技術空白。”王明俊說。

技術通關還不夠，地處城市核心區域的徐匯區，在實際施工過程中還面臨著多方協調的問題。“35千伏公裡級超導電纜的運行畢竟是首次，周邊居民勢必會有各種疑慮，我們通過例如居民接待日等多種方式，讓大家對超導電纜有了進一步的認知，不斷推進整個工程的建設。”王明俊表示，通道能夠順利建成，有力的保障了超導電纜的成功投運，是建設者群策群力的結果。

填補空白，解決“卡脖子”難題

隨著經濟的快速發展，大型城市電力負荷密度不斷提升，但受制於輸電通道資源有限，城市中心電網“卡脖子”現象日益突出，超導電纜示范工程的建設與投運，為破解城市中心電網負荷“過熱”的矛盾提供了一個“最優解”。

那麼，“最優解”都優在哪？國網上海市南供電公司總師室科技專職段若晨總結了超導電纜示范工程的四大突破。

在關鍵技術研究方面，成功研發了大長度三相統包超導電纜及系列裝備，突破了大長度絕熱管制造、大長度超導帶材繞包接續、大溫差終端絕緣設計等一系列裝備制造的瓶頸，實現超導電纜及其生產裝備自主可控。段若晨表示，“這是實現超導輸電工程的產業化發展的第一步！”

2021年12月22日，世界首條35千伏公裡級超導電纜示范工程在上海正式投運，國網上海市南供電公司運維人員正在開展現場巡視工作。

在工程建設方面，在全世界首創超導電纜全程排管冷縮補償方法，將超導電纜從常溫到低溫時的材料收縮影響降至最低。通過自主研發的超導電纜敷設監控系統及專用工器具，在電纜試拉試放環節獲取了敷設關鍵技術參數，破解了狹小空間內全程排管敷設大坡度、多轉角等難題。“目前國內乃至國際上投運的超導電纜中，全部為短距離試驗或直線點對點供電用途，無需考慮復雜環境下的電纜敷設需求及技術標准，間接導致了該領域的參數空白。”而在試拉試驗過程中，現場的90度轉角電纜井及直線井內都均勻分布著安裝上壓力傳感器的輔助滾輪，不間斷地測量並記錄每一個轉彎前后、穿管前后、模擬過橋前后的牽引張力及側壓力大小，填補了多項國際標准空白。

在標准創新方面，也實現了多個從無到有——圍繞超導電纜的規劃設計、運行維護、繼電保護、施工、試驗及驗收布局了20余項國際和行業標准的申報計劃，累計申請30余項發明專利。

在實際應用方面，有效解決了窄通道大容量輸電的難題，為城市電網今后的升級改造提供了一種全新的解決方案。

“這項工程核心技術國產化率達100%，目前是世界上距離最長、輸送容量最大的全商業化運行35千伏超導電纜輸電工程，不久的將來，還會有五公裡甚至是更長超導電纜實施的設想！”段若晨說。

是裡程碑，也是新起點

今年夏天，上海高溫天氣持續時間創下歷史新高，7月29日，國網上海市電力公司組織所屬相關單位開展超導電纜大負荷試驗，通過連續9小時1000安以上、最大1289安的大負荷運行，初步驗証了超導電纜帶大負荷運行的能力。“當最大負荷超過56%，就能覆蓋超低溫冷卻帶來的能耗問題。”國網上海市電力公司高級專家、國網上海市南供電公司運檢部主任助理王曉東介紹，截至今年7月末，這條公裡級超導電纜已連續穩定運行超過8個月，日常運行負荷穩定在700∼800安的區間內，距設計最高2200安的帶負荷能力仍有較大裕度。

2022年7月29日，國網上海市電力公司組織所屬相關單位順利完成超導電纜大負荷試驗。

“在日常運行情況下，超導電纜的載流量相當於4∼6根同電壓等級普通電纜。”王曉東表示，超導輸電完全可以解決大城市電網“窄通道大容量”的輸電難題。

在這項示范工程敷設的超導電纜結構中，核心採用二三十根僅0.4毫米厚、極為纖弱的第二代超導帶材，該材料從設計到生產制造完全實現國產化。除了在裝備上擁有完全自主的知識產權之外，此項工程還在全程排管敷設工藝以及系統運維穩定性等方面融入了具有中國特色的創新突破，並在國際上引領多項技術標准的制定。

國網上海電力一直以來都是全球觀察中國電力的窗口，超導電纜的成功應用，大大增強了中國制造的信心。目前，上海市已形成超導電纜的完整產業鏈，示范工程是一個裡程碑，也是一個新起點。“這是國內新型電力系統建設領域的一項重大核心技術突破。”宗明表示，“未來，我們還將在公裡數和電壓等級上繼續探索，發掘超導電纜更多的應用場景，將綠色低碳的理念融入到發電、輸電、供電、用電的每一步。” （圖片均由國網市南公司提供）

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