近日，我國首條公里級高溫超導(dǎo)電纜示范工程在上海寶山城市工業(yè)園區(qū)正式啟動。

作為我國超導(dǎo)電纜實用產(chǎn)業(yè)化起步的重要標志，這一示范工程預(yù)計2019年底實現(xiàn)掛網(wǎng)運行，并將成為上海加快超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要突破口、全力打響“上海制造”品牌的重要舉措。

高溫超導(dǎo)電纜與常規(guī)電纜相比，高溫超導(dǎo)電纜具有體積小，重量輕，容量大，電流密度高，損耗低，環(huán)境友好，系統(tǒng)安全穩(wěn)定性強等優(yōu)勢，為未來電網(wǎng)提供了一種新的電力運輸方式。

什么是高溫超導(dǎo)電纜？

指相對于零下270攝氏度的低溫超導(dǎo)而言，高溫超導(dǎo)能在零下196攝氏度（77K）實現(xiàn)零電阻，由于實現(xiàn)零下196攝氏度低溫環(huán)境的成本大幅降低，因此顯露出廣闊的市場空間。

超導(dǎo)電纜是什么？

超導(dǎo)電纜是利用超導(dǎo)在其臨界溫度下成為超導(dǎo)態(tài)、電阻消失、損耗極微、電流密度高、能承載大電流的特點而設(shè)計制造的。

超導(dǎo)體是什么概念？

超導(dǎo)體，又稱為超導(dǎo)材料，指在某一溫度下，電阻為零的導(dǎo)體。在實驗中，若導(dǎo)體電阻的測量值低于10^-25Ω，可以認為電阻為零。

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高溫超導(dǎo)電纜的基本結(jié)構(gòu)

高溫超導(dǎo)電纜的基本結(jié)構(gòu)與常規(guī)電纜有很大差異

其從內(nèi)到外依次為

1

內(nèi)支撐管

通常為罩有密致金屬網(wǎng)的金屬波紋管,以此做為超導(dǎo)帶材排繞的基準支撐物,同時也用做液氮冷卻循環(huán)管道

2

電纜導(dǎo)體

由鉍系高溫超導(dǎo)帶材繞制而成，一般為多層

3

熱絕緣層

通常由同軸雙層金屬波紋管套制，兩層波紋管間抽真空并嵌有多層防輻射金屬箔，其功能是使電纜超導(dǎo)導(dǎo)體與外部環(huán)境實現(xiàn)熱絕緣，以保證超導(dǎo)導(dǎo)體安全運行的低溫環(huán)境

4

電絕緣層

由常規(guī)電纜絕緣材料制作

5

電纜屏蔽層和護層

功能與常規(guī)電線電纜相似，即電磁屏蔽、短路保護及物理、化學(xué)、環(huán)境防護等

6

制冷系統(tǒng)和電纜終端

除上述注意元件外，高溫超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)中還可能包括一些輔助元件，例如電纜導(dǎo)體層間絕緣膜、約束電纜各部分相對位置的包層和調(diào)距壓條等

從人類首次發(fā)現(xiàn)“超導(dǎo)現(xiàn)象”至今的100多年間，超導(dǎo)研究的每一次跨越都給人類生活帶來更多可能。

超導(dǎo)電纜的發(fā)展歷程

1962年，美國開發(fā)出超導(dǎo)電磁線。

1972年，美國研制成可繞性帶絕緣超導(dǎo)電纜。

1911年，荷蘭科學(xué)家?？恕た┝帧ぐ簝?nèi)斯等人發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體

1967年，英國進行超導(dǎo)電纜通電試煙，并于1970年建立超導(dǎo)交流試煙線路。

1992年，Pirelli公司北美分部開始對高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)進行研究和開發(fā)。

20世紀80年代末,人們發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度在液氮氣化溫度(約-196℃)以上的銅基氧化物超導(dǎo)材料。

20世紀90年代中期開始，我國開始高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)的研究。

2001年P(guān)irelli公司北美分部制造了一組120m、3相、24KV2400A常溫絕緣高溫超導(dǎo)電纜

1995年，美國超導(dǎo)公司建成首條30m長的高溫超導(dǎo)電纜線路。

1999底，由Southwire公司牽頭研制的30M、3相、12.5KV1250A冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜并網(wǎng)運行，標志著高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)趨于成熟。

2003年，日本又完成500m、77kv/1ka的高溫超導(dǎo)電纜試驗。

2002年，日本完成一組100m、66kv/1ka的平行三芯超導(dǎo)電纜試驗系統(tǒng)。

2006年，英國公司研制出600m、3相、138kv、2.4ka的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜開通運行。

2004年，中國北京英鈉超導(dǎo)技術(shù)有限公司研制的30m、35kv、2ka高溫超導(dǎo)電纜，在云南     普吉變電站并網(wǎng)試運行。

2019年2月21日，中國首條公里級高溫超導(dǎo)電纜示范工程在上海市寶山區(qū)城市工業(yè)園區(qū)啟動，預(yù)計將于2019年底實現(xiàn)掛網(wǎng)運行。

根據(jù)相關(guān)報告顯示，目前超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)應(yīng)用的幾乎全部是低溫超導(dǎo)。2011年全球超導(dǎo)市場規(guī)模為50.8億歐元，其中低溫超導(dǎo)市場規(guī)模達到50.5億歐元，占比99.41%；2017年，在全球超導(dǎo)市場中，低溫超導(dǎo)市場規(guī)模占比仍超過90%。

超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)鏈

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，超導(dǎo)主要由三部分組成

a.上游是礦產(chǎn)資源，如釔、鋇、鉍、鍶等金屬，是超導(dǎo)行業(yè)的基礎(chǔ)；

b.中游是超導(dǎo)材料如YBCO和BSCCO等帶材，是超導(dǎo)行業(yè)的核心；

c.下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品，如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)儲能、超導(dǎo)發(fā)電機、超導(dǎo)濾波和超導(dǎo)變壓器等，是超導(dǎo)行業(yè)的載體。

產(chǎn)業(yè)鏈公司

YBCO

Superpower、藤倉、SWCC SHOWA HOLDINGS、永鼎股份、美國超導(dǎo)

BSCCO

住友化學(xué)、布魯克、英納超導(dǎo)、法爾勝

線材

永鼎股份、漢纜股份、西部超導(dǎo)、英納超導(dǎo)

核磁共振

科健超導(dǎo)

電纜

寶勝股份、中孚實業(yè)、沃爾核材、英納超導(dǎo)、云電英納

限流器

百利電氣、中天科技、英納超導(dǎo)、云電英納

濾波器

特變電工

變壓器

綜藝股份、海泰超導(dǎo)、大唐電信

電機

712所、英納超導(dǎo)、中國重工

綜合

沃爾核材、中孚實業(yè)、中天金融、特變電工、工大高新、超導(dǎo)技術(shù)、Evico、Metal Oxide Technologies、Siemens、Hyper Tech Research、Ceraco Ceramic Coating、Cryomagnetics、Deutsche、美國南方電纜（southwire）、住友電氣工業(yè)、古河電氣工業(yè)、LS CORP、英國LUVATA、日本JASTEC、藤倉

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