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电力“擎天柱”利用“12层套娃”解决两大难题使“深圳第一高楼”用上超导电缆

日期:2025-12-29 23:39:13     作者:admin     阅读


  每次到深圳都会被震一下。每时每刻,深圳都在更新迭代,一种令人生畏的力量驱动着它往前狂奔。深圳以不到两千平方公里的面积,支撑起这么大经济体量,容纳这么多人口,这个奇迹的背后有无数经验和故事。

  但最近一些地方愈演愈烈的限电问题,让很多人重新意识到,如果没有了电,不管什么样的经济奇迹,都会偃旗息鼓。对于这些高负荷密度区域供电问题,传统的解决办法是多拉几条线路,多建一些变电站。但是在寸土寸金的深圳,找到合适的地块建变电站,不能说难如登天,但也千难万难。不能不佩服深圳电力人的眼光和视野。早在四五年前,他们就开始提前筹划了。

电力“擎天柱”利用“12层套娃”解决两大难题使“深圳第一高楼”用上超导电缆(图1)

  2017年,南方电网深圳供电局在多轮“走出去、请进来”的研讨后,决定尝试使用超导技术来解决这个问题。懂一点物理知识的人,看到“超导”这个词,就大概知道深圳想搞什么了。

  通过电线输电时,都会有一些损耗。比如大功率电器用久了,电线会有些发烫,这就是电力损耗的表现。损耗就意味着能源和资源浪费。在电力输送过程中,差不多1/20的电能被消耗掉了。输送距离越长,电能损耗会按比例进一步增加,若输电线%。

  在异常重视节能减排的当下,如果能减少输电损耗或零损耗,其经济和社会价值将无比巨大。高温超导输电技术被誉为下一代电力传输战略性技术,理论上是零损耗。你没看错,是零损耗。但是实现超导输电,要克服很多困难。超导输电的价值太大了,目前很多国家都在这方面发力研究。韩国、日本、美国、欧洲,都是超导输电研究应用的领跑者。日本通产省,已经连续十几年资助超导研究。

  近年来,准确说是十八大以来,中国也在赶上来,逐渐做到了和美日韩欧并驾齐驱。中国对超导输电和特高压输电的巨大需求,吸引了很多公司进入这个市场。只要持续不断地砸钱砸人搞研发,所有的问题都不会是问题。很多技术难题,都是这样被聪明而勤奋的中国人攻克的。

  在中国的地理和经济版图中,东部发达地区是用电大户,广大欠发达的西部地区是大部分电厂所在地。电力传输横跨东西,长距离的输电带来了巨大的电能损耗。如果输电都改用超导或特高压,能节省多少能源?能带来多大效益?如果能实现高效西电东输,还能有效解决东部的空气污染问题。西部地广人稀,在戈壁大漠里建发电厂,污染气体很容易吹走。

  南方电网深圳供电局组建了国内最牛的研究团队:北交大、中国能建广东院、中天超导、成都新连通、鹏力超低温、华中科大。团队的每一个成员,都是国内相关领域里的大牛。当年9月28日,经过这个团队四年的攻关,国内首条10千伏400米级三相同轴高温交流超导电缆在深圳投产。超导电缆前面的定语比较多,不用细究,总之你知道这项技术很牛就行了。

  这条新型超导电缆直径仅17.5厘米,长400米,输电容量高达43兆伏安,相当于可同时满足4列时速350公里高铁的用电需求,输电球盟会官方网站能力5倍于常规电缆。

电力“擎天柱”利用“12层套娃”解决两大难题使“深圳第一高楼”用上超导电缆(图2)

  这条由南方电网深圳供电局牵头研制的我国首条三相同轴超导电缆在深圳福田中心区顺利通过大负荷测试。在超导电缆持续大负荷测试的过程中,测试人员需要对各项数据进行实时监测,在监测超导制冷系统的数据变化的同时,并及时汇报至生产指挥中心。

  这是国内首次对该结构型式超导电缆开展大负荷实测,在54小时测试中,该电缆最大负荷电流1212安,供电面积由平安金融中心区域扩大到福田中心区约5平方公里范围内,供电面积较常规电缆扩大了31倍,阶段性验证了三相同轴超导电缆大容量直供用户的能力,解决了福田中心区高密度用电地域的电源稀缺问题,也为夏季负荷高峰打好了“准备仗”。

  也就是说,即使即将到来的夏季用电负荷压力再大也不怕啦!此次三相同轴超导电缆的“模拟考”的顺利通过,意味着南方电网深圳供电局迎接“迎峰度夏大考”更有信心。

  此次超导电缆大负荷测试,全面检验了三相同轴高温超导电缆从设计到制造安装,从本体到系统,从运行到调度等各个方面的能力。此次测试达到了预期的效果,增强了超导电缆后面长期稳定可靠运行的信心,也为后续超导输电技术在深圳这样的高负荷供电密度的超大城市的应用推广,奠定了良好的技术和运行基础。

  通次,这也意味着我国成功地实现了三相同轴超导电缆的大负荷测试,这标志着我国超导电缆技术达到了国际先进水平,为发展节能、清洁能源提供了技术支持。该电缆具有良好的电性能和优异的热稳定性,具有较小的损耗、较高的电流密度,可以满足大负荷传输的要求。

  截至目前,该超导电缆已源源不断地为深圳地标平安金融中心等重要用户提供了优质、可靠的电力供应。随着疫情球盟会官方网站的缓和、经济的复苏,福田中心区用电负荷也在不断攀升。为充分发挥超导电缆“窄通道、大容量、低损耗、高品质”的输电优势,做好接下来的夏季负荷高峰应对准备工作,南方电网深圳供电局组织完成了本次测试。由于该超导电缆直接连至用户,本次测试也是国内首次直接带用户负荷完成的大负荷测试,可靠性、安全性要求极高。为确保此次测试工作顺利开展,南方电网深圳供电局编制了详细的测试方案及应急预案,在保障测试工作的同时杜绝用户停电风险,为超导电缆系统在实际大负荷工况下安全稳定供电积累了宝贵实战经验。

电力“擎天柱”利用“12层套娃”解决两大难题使“深圳第一高楼”用上超导电缆(图3)

  三相同轴超导电缆是一种特殊的电缆,它采用超导材料,可以把三相电流传输到电力系统中的三个高压线路之间。这种电缆有助于消除电磁干扰,并具有非常低的损耗和高效率传输,可以改善电力系统的安全性和可靠性。

  除传输容量大、输电损耗低外,与三相分立的电缆相比,三相同轴超导电缆节省了一半的超导材料和超过1/3的电缆铺设空间。它还是结构最紧凑、土地资源最节约的超导电缆,可抵5根同电压等级常规电缆,代替了福田中心区一座变电站的改扩建,节约了土地资源,降低了工程建设成本,解决了中心城区电力负荷快速增长与电网建设用地难之间的矛盾,特别适用于高负荷密度区域供电。

  “根据预测,这条电缆供电区域今年负荷预计增加1.9万千伏安。”深圳供电局创新与数字化部副总经理余鹏表示,这个时候开展大负荷测试,就是要进一步检验超导电缆技术性能,做好接下来的夏季负荷高峰应对准备工作,促进超导常态化工程应用,为夏季负荷高峰打好“准备仗”。

  超导电缆在超大型城市的应用可以极大地提高城市的能源利用效率,可以改善城市的能源管理,减少城市能源的浪费,改善城市的环境,从而节约能源,降低能源成本,减少污染,提高城市的能源效率,减少能源消耗,提高城市能源使用率,提高城市负荷率,保护城市环境,改善城市居民的生活质量,提高城市的能源生产效率。从而使城市更加可持续发展,增强城市经济竞争力,实现城市经济社会可持续发展。

  这条10千伏超导电缆,在满足供电需求的同时,可减少城市电网中高压电缆的使用,简化电网结构,减少110千伏变电站的建设,可节省500平方米土地。该项目“一揽子”解决了高供电可靠性、高负荷密度、高电能质量、土地资源受限的现实难题,将为全球解决超大型城市高负荷密度区域供电问题提供新方案。

  预期三相同轴超导电缆可广泛应用于城市电网、高铁供电、数据中心、大电流工业生产等情景,具有重要的经济和社会价值,也为我国超导输电技术的推广应用打下了坚实的技术基础。正如中国工程院院士李立浧所说,“南方电网公司的这个超导电缆工程为高负荷密度城市的电网动力源、动力通道打造了一个明亮的前景。”

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