超导电缆技术(以HTS为主)产业规模化(06-4-3)

【南方电缆网】①、第五届国际超导工业高峰会议(ISIS -3)预测,超导电力技术(以HTS为主)将在2010~2015年获大规模
应用,2010年全球超导产业规模将达到74亿美元,站整个超导产业的30 % ,到2020年整个超导产业将达到700亿美元。在2000年
HTS电缆,美国EPRI研究单位通过试验为30m,115 KV、2 KA交流,美国 Southwire
30m,12.5 KV,1.25 KA三相已经安装。美国
Pirelli 等 120m,24 KV、24 KA也在2000年 安装。这一550万美元的项目是敷设三根120米长HTS电缆取代现有铜缆,已投入运行24
KV下传送24 KA,是现有铜缆的三倍电流,这些电缆重仅110公斤多一点,而与此对应的铜缆中铜重量就超过8000
公斤,这些新的超
导电缆被敷设在Detroit Edison 的 Frisbie 变电所的三条空管道内。可见用于现有电缆管道容量升值改造,不需要进行既化钱又
具破坏性的开挖工程。美国能源部估计,由于减少了全国供电网络的损耗,超导技术每年可为美国节省60多亿美元,这些损耗站美
国发电量的8 % ,超过非洲的电力总消耗量。估计超导电力技术的世界市场价值到2020年将达到300亿美元以上。
在日本东京电力5 m 、2 KA交流通过试验,在我国国家超导中心, 1 m、1 KA 直流,1998年完成,6
m、2 KA 直流,2000年完
成。
②、我国第一组超导电缆系统自2004年4月19日在云南昆明市普吉变电站投入运行以来,经受了多种气象条件的考验,截至
2004年12月30日,在试运行和挂网运行中已正常供电4455万5千千瓦时。它是由北京云电英纳超导电缆有限公司牵头研发,用国产新
材料、新技术共同研制的科技项目,各项技术指标达到美国、丹麦同类产品水平,传输电能比常规电缆高3~5倍,挂网运行以来容
量为121兆瓦,而美国南线超导电缆容量为26兆瓦,丹麦超导电缆容量为104兆瓦,我国第一组实用超导电缆长度为33.5米,额定电
压为35KV,额定电流为2 KA。这组超导电缆研发中,导体首次采用组合式绕制方法,首次在热绝缘超导电缆中应用双层液氮循环冷
却结构。电缆终端在世界上首次采用通用化、积木式模块设计,可折式大电流低阻锥面接头,高电压绝缘氮气接管,超导带材的焊
接和混合式超导输电电缆科技成果,解决了诸多难题,申报了一项国际发明专利及11项国内发明专利。2004年7月10日,我国第一组
应用国产超导材料研制的超导电缆系统在云南正式并网,标志着继美国、丹麦之后,我国成为世界上第三个将超导电缆投入电网运
行的国家。
③、不久前由中科院电工所与甘肃长通电缆科技股份有限公司等研究开发的75米长,10.5 KV,15
KA三相交流高温超导电缆顺
利完成系统集成,通过了系统检测和调试,即将投入并网试验运行。75米HTS电缆是继完成我国10米,10.5
KV,1.5千安三相交流高
温超导电缆的研制之后,它是目前世界上正在并网试运行的最长的高温超导电缆。
试验研究证明,HTS电缆在长度上有一个经济临界点,当长度不到50米时,其损耗等于甚至大于相同容量的常规电缆,而当电缆
长度大于50米时,就能显示出很好的节能效应和经济效应,且长度越长节能效果越好。75米长该电缆由超导电缆芯、低温容器、高
压绝缘、终端、低温系统以及在线监测系统组成。
在研制中,对电缆的均流、电缆的绕制、电缆的电磁屏蔽、电缆的高电压绝缘和终端绝缘,电缆芯与终端的焊接、长距离加压过冷
低温循环系统的优化设计,电缆的多段连接以及电缆在线监控系统方面取得一系列自主知识产权。
75米HTS电缆研制成功解决了高温超导电缆通向产业化的一系列关键技术,如低温连接、75米HTS电缆的弯曲半径可达12米等等
,完成了实用化的一系列攻关技术,国内行业的合作也使该电缆成本比国际平均成本低。
HTS电缆由于具有体积小、重量轻、损耗低、传输容量大的优点,首先应用于短距离传输电力的场合(如发电机到变压器、变电中心
到变电站、地下变电站到城市电网端口)及电镀厂、发电厂和变电站等短距离传输大电流的场合以及大型或超大型城市电力传输的
场合。
④、HTS电缆的传输损耗仅为传输功率的0.5 % ,比常规电缆5.8 % 的损耗要低得多,在重量尺寸相同的情况下,与常规电力电
缆相比,HTS电缆的容量可提高3.5倍,损耗下降60 % ,可明显地节约占地面积和空间,节省宝贵的土地资源,用HTS电缆改装现有
地下电缆,能将传输容量提高3倍以上,且能将总费用降低20 % ,并可改变传统的输电方式,用低电压大电流传输电能。因此高温
超导电缆可大大降低电力系统的损耗,提高电力系统的总效率,具有可观的经济效益。
我国10 KV及以上XLPE电力电缆的年需求量约为10万公里,如果其总量的5 % 被高温超导电缆所取代,则高温超导电缆在我国每
年需求总量将会达到5000公里,那时就会显示出巨大的社会经济效益。以平均每公里200万元计算,潜在的市场约为100亿元。
据预测HTS电缆市场前景广阔,预测到2020年世界超导技术应用市场将达到2440亿美元,HTS电缆约占5
% 的份额。挑战与机遇并存
,我国电线电缆行业应紧紧抓住这一良机,整合改组,一路走好,占领HTS电缆高科技阵地这一广阔的应用前景,带来十分可观的经
济效益,恰似春风迎面吹来,振兴我国电线电缆行业排除恶性无序竟争,迎接真正的辉煌远景的到来。(张国光)