嚴(yán)陸光1’2，肖立業(yè)1’2，林良真1’2，戴少濤1’2

(1.中國科學(xué)院應(yīng)用超導(dǎo)重點實驗室，北京100190；2.中國科學(xué)院電工研究所，北京100190)

1 前言

100年前，荷蘭物理學(xué)家卡麥林·昂尼斯發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體，由于超導(dǎo)體沒有電阻，也即沒有焦耳熱損耗，因此它在電力輸送方面將具有重大的應(yīng)用價值，并將對整個電力輸送帶來革命性的轉(zhuǎn)變。上世紀(jì)八十年代后期，液氮溫區(qū)的高臨界溫度超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，使得超導(dǎo)體用于大規(guī)模的電力輸送成為可能。九十年代以來，國際國內(nèi)均在高溫超導(dǎo)輸電方面進(jìn)行著積極的研發(fā)與示范工作，期望人類在二十一世紀(jì)前期進(jìn)入超導(dǎo)電力輸送的新時代。

今年八月，國家電網(wǎng)公司提出了“十二五”發(fā)展規(guī)劃，將大規(guī)模發(fā)展特高壓交直流輸電列為重要任務(wù)，這就對大力迅速地發(fā)展超導(dǎo)輸電提出了重大需求，但我國在超導(dǎo)輸電的技術(shù)上、產(chǎn)業(yè)上與規(guī)?；ㄔO(shè)方面均顯準(zhǔn)備不足。鑒于我們近二十年來，一直在積極推動我國超導(dǎo)輸電的研究與示范工作，深感有責(zé)任呼吁國家領(lǐng)導(dǎo)與有關(guān)部門能大大提高在我國盡速發(fā)展超導(dǎo)輸電的認(rèn)識，并制定規(guī)劃與計劃，大力協(xié)同地來推進(jìn)各方面有關(guān)工作，以期超導(dǎo)輸電也能成為我國電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)組成部分，得到應(yīng)有的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；瘧?yīng)用。為此，送上此建議書，供有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與部門做出決策及部署有關(guān)工作時參考。

2 “十二五”開始，超高壓、長距離輸電成為我國電網(wǎng)發(fā)展的重點

為滿足我國經(jīng)濟(jì)與社會迅速發(fā)展的實際需要，在今后相當(dāng)時期內(nèi)，電力仍將迅速發(fā)展。特別是，我國能源發(fā)展已進(jìn)入到減小化石能源份額、增大可再生能源與核能份額、逐步建立可持續(xù)發(fā)展體系的新時期，將為本世紀(jì)上半葉調(diào)整結(jié)構(gòu)建立可靠的基礎(chǔ)。能源結(jié)構(gòu)的這一重大調(diào)整，將促使電力得到更加快速的發(fā)展。2010年全國總裝機(jī)容量達(dá)9.6億千瓦，預(yù)計2015年將達(dá)14.7億千瓦，建設(shè)總投資將達(dá)1.5萬多億元，2020年將達(dá)到18.4億千瓦，2030年將達(dá)到24.7億千瓦。

我國一次能源長期以煤為主，煤炭資源主要分布在晉陜蒙寧新等省區(qū)，今后煤炭開發(fā)重點將繼續(xù)西移和北移。我國水電資源主要集中在西南，如四川、云南和西藏的水電可開發(fā)量就占全國的67%。大力發(fā)展清潔能源技術(shù)，提高可再生能源的比重是能源發(fā)展的必然趨勢，因此我國勢將積極發(fā)展風(fēng)能、太陽能，而我國96%的內(nèi)陸風(fēng)能是集中在“三北”地區(qū)。長期以來，我國電力布局主要集中在沿江、沿海中東部負(fù)荷中心，據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計，2010年中東部16省用電量占全國的69.3%，今后相當(dāng)長時間內(nèi)，中東部仍將為全國電力負(fù)荷中心，預(yù)測2020年和2030年，中東部用電量仍將占全國的65.9%和63.8%。我國能源資源和消費中心的分布決定了能源和電能輸送具有跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離和大規(guī)模的特點，西南水電、西北火電和風(fēng)電將送華北、華中、華東和南方，從而形成大規(guī)?！拔麟姈|送”、“北電南送”能源電力流格局。預(yù)測到2020年，跨區(qū)、跨國電網(wǎng)輸送容量將達(dá)4.38億千瓦。為了提高能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等綜合利用效率，采用特高壓交流和直流輸電是今后發(fā)展的趨勢。

從上述考慮出發(fā)，最近國家電網(wǎng)提出的“十二五”發(fā)展規(guī)劃中明確提出了建成三縱三橫的1000千伏特高壓交流工程(見表一)，總長一萬八千多公里，輸送容量8992萬千瓦的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，以及十四條不同電壓的直流輸電工程(見表二)，合計近兩萬四千公里，傳輸總?cè)萘?730萬千瓦。其中±400千伏，±500千伏，±1100千伏各一條，4-800千伏11條，且已明確投產(chǎn)時間：2011年完成一條(1000公里)，2012年完成4條(6909公里)，2013年3條(5580公里)，2014年2條(3500公里)，2015年4條(6950公里)，年投產(chǎn)最高達(dá)近7000公里。特高壓交流定位于主網(wǎng)架建設(shè)和跨大區(qū)送電，直流定位于大型能源基地的遠(yuǎn)距離、大容量外送和跨國電力輸送。在“十二五”發(fā)展基礎(chǔ)上，2020年及2030年將有更大規(guī)模的發(fā)展。

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“十二五”期間，所有這些特高壓交直流輸電工程均采用以常規(guī)的銅、鋁為導(dǎo)體的架空線。這是因為國家長期大力組織了相關(guān)的裝備研制與示范工程工作，使我國已全面自主掌握了特高壓輸電技術(shù)和全套設(shè)備制造能力，使特高壓技術(shù)具備了大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的條件。而特高壓交直流示范工程取得的全面成功，如全長640公里、1000千伏由山西長治至湖北荊門的特高壓交流試驗示范工程與全長1907公里，±800千伏由四川復(fù)龍至上海奉賢的特高壓直流示范工程的建成與長期安全運行，又為規(guī)模化的建設(shè)發(fā)展積累了經(jīng)驗，鍛煉了隊伍和奠立了信心。

在高電壓、長距離、大容量輸電發(fā)展中，高溫超導(dǎo)輸電有著一系列重要的優(yōu)越性，也應(yīng)成為一個重要的技術(shù)方案，給予充分重視。雖然在技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化與輸電示范工程等方面，高溫超導(dǎo)輸電尚未達(dá)到可規(guī)模化應(yīng)用的階段，在“十二五”期間尚不能列入國家工程建設(shè)規(guī)劃，但作為一種具有重大前景的新技術(shù)，國家需要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和認(rèn)真部署，大力推動高溫超導(dǎo)輸電有關(guān)工作，方可期望在我國未來電網(wǎng)發(fā)展中，高溫超導(dǎo)輸電能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

3 高溫超導(dǎo)輸電的重大優(yōu)越性

與傳統(tǒng)輸電相比，超導(dǎo)輸電使用高溫超導(dǎo)材料替代傳統(tǒng)的銅和鋁導(dǎo)線來輸送電能。其優(yōu)越性由超導(dǎo)材料的優(yōu)點所決定，主要是：第一，實用高溫超導(dǎo)體的臨界電流密度達(dá)到銅線或者鋁導(dǎo)線的允許電流密度的100倍以上，易于實現(xiàn)單回路大容量傳輸，相同容量時，體積小，重量輕。第二，直流情況下完全沒有電阻，從而沒有電能損耗，維持液氮溫度以上的制冷耗能要小得多，使得輸電損耗低，效率高。與傳統(tǒng)輸電相比，高溫超導(dǎo)輸電的主要優(yōu)越性可歸納為：

(1)容量大。一回路超導(dǎo)輸電線路的傳輸容量可比交流輸電大3～5倍，達(dá)到最高每線2～3千萬千瓦，直流輸電可達(dá)10倍，±500千伏可實現(xiàn)2～5千萬千瓦的輸送容量。

(2)損耗低。交流輸電時超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體損耗不足常規(guī)電纜的1/10，直流輸電時導(dǎo)體熱損耗幾乎為零。考慮超導(dǎo)電纜循環(huán)冷卻系統(tǒng)帶來的能量損耗，大容量、遠(yuǎn)距離輸電時，其輸電總損耗可以降到使用常規(guī)電纜的1/4～1/2。有一分析表明，1000公里長輸電500萬千瓦時，總損耗小于3%，可能達(dá)2%。

(3)體積小。與同樣傳輸容量的傳統(tǒng)高壓電纜相比，超導(dǎo)電纜的外徑較小。同樣截面的超導(dǎo)電纜的電流輸送能力是常規(guī)電纜的三至五倍，冷絕緣三相同軸超導(dǎo)電纜尺寸可以做得更小，更具有體積上的優(yōu)勢。在利用電纜溝或電纜隧道敷設(shè)時，減少了通道和相應(yīng)支持機(jī)構(gòu)的尺寸，使其安裝占地空間小，土地開挖和占用減少，征地需求小。

(4)重量輕。超導(dǎo)電纜的重量也要比同樣傳輸電壓和傳輸容量的常規(guī)電纜少得多，較小的重量將需要較低強(qiáng)度的電纜牽引機(jī)械，較小的線軸，運輸成本也相應(yīng)降低，并相應(yīng)地減少了機(jī)械機(jī)構(gòu)。這也使利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施敷設(shè)超導(dǎo)電纜成為可能。

(5)降低傳輸電壓。超導(dǎo)電纜可以在比常規(guī)電纜損耗小的前提下傳輸數(shù)倍于常規(guī)電纜可以承受的電流，這樣在同樣傳輸容量的需求下，傳輸電壓就可以降低一到兩個等級，從而可降低對高壓變壓器和高壓絕緣器件等的需求，從系統(tǒng)的角度大大減少了高壓設(shè)備方面的開支。

(6)增加系統(tǒng)可靠性。超導(dǎo)電纜傳輸電流的能力可以隨著工作溫度的降低而快速增加。由于可以在原有設(shè)備配置條件下通過降低溫度來增加新的容量，因而有更大的過流能力，增加了系統(tǒng)運行的靈活性。對于冷絕緣超導(dǎo)電纜而言，在正常運行時絕緣層的溫度基本不變，不會像常規(guī)交聯(lián)聚乙烯電纜那樣可能因為經(jīng)常溫度增高而縮短壽命。

(7)節(jié)約資源，環(huán)境友好。超導(dǎo)電纜冷卻系統(tǒng)使用液氮，不使用絕緣油或sF6，沒有造成環(huán)境污染的隱患，且具有防燃防爆的特性。冷絕緣超導(dǎo)電纜設(shè)計了超導(dǎo)屏蔽層，基本消除了電磁場輻射，減少了對環(huán)境的電磁污染。與常規(guī)電纜相比，制造超導(dǎo)電纜使用較少的金屬和絕緣材料超導(dǎo)電纜系統(tǒng)總損耗的降低，減少了溫室氣體的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

由于上述的重大優(yōu)越性，使高溫超導(dǎo)輸電將為未來電網(wǎng)提供一種全新的低損耗，大容量，遠(yuǎn)距離電力傳輸?shù)闹匾緩?，隨著技術(shù)、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用的發(fā)展，其地位也將日益提高。

高溫超導(dǎo)輸電在直流輸電方面還有著一些特殊優(yōu)越性，用途更廣泛、容量可更大、損耗可更低、距離可更長等，考慮到我國未來大規(guī)模的電力輸送問題，超導(dǎo)直流輸電是重要發(fā)展的方向。近些年來，超導(dǎo)直流輸電技術(shù)日益受到世界各國重視。美國、日本、德國等國家均在探索長距離超導(dǎo)直流輸電的可行性。建議超導(dǎo)直流輸電應(yīng)作為我國發(fā)展的重點。

4 需要進(jìn)行研發(fā),產(chǎn)業(yè)化與示范的主要工作

高溫超導(dǎo)輸電是一項革命性的前沿技術(shù)，要能在我國電網(wǎng)發(fā)展中實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，占有較大的比重，要在設(shè)備研發(fā)，產(chǎn)業(yè)化與示范應(yīng)用方面進(jìn)行長期持續(xù)的工作，包括高溫超導(dǎo)材料，輸電電纜，低溫制冷，與進(jìn)入電力系統(tǒng)四方面。

(1)發(fā)展高溫超導(dǎo)材料

目前研制的高溫超導(dǎo)電纜則大多采用銀包套Bi2223帶材作為通電導(dǎo)體。隨高溫超導(dǎo)材料研究的進(jìn)展，采用第二代超導(dǎo)材料YBCO已備受關(guān)注。Y系超導(dǎo)材料比Bi系超導(dǎo)材料具有更高的不可逆場，在77K下的載流能力遠(yuǎn)優(yōu)于B；系超導(dǎo)材料。由于Y系超導(dǎo)材料不需要貴重金屬如銀作為基體材料，因此可望實現(xiàn)更低的成本。超導(dǎo)輸電電纜傳輸電流一般都達(dá)千安量級，而單根Bi2223帶材或YBCO帶材的臨界電流在77K和零場下為百安量級，因此高溫超導(dǎo)輸電電纜的通電導(dǎo)體必需用多根Bi2223或YBCO帶材并聯(lián)運行。

與此同時，發(fā)展更高臨界溫度(如液化天然氣溫度110K及以上)的實用高溫超導(dǎo)材料、探索新型超導(dǎo)材料、開發(fā)新的超導(dǎo)材料制備工藝，以期提高高溫超導(dǎo)材料的性能、降低高溫超導(dǎo)材料的成本，從而降低超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的制造成本和運行費用．有效地促進(jìn)高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)的規(guī)模化發(fā)展。

主要工作包括：進(jìn)一步改進(jìn)目前高溫超導(dǎo)材料制備技術(shù)，形成千米量級長度的高溫超導(dǎo)帶材批量生產(chǎn)能力；開展新型超導(dǎo)材料的研究及其制備技術(shù)研究，研究開發(fā)出具有更高臨界溫度、更好電磁特性和機(jī)械特性、價格低廉的實用化新型超導(dǎo)材料。

(2)研制超導(dǎo)電纜

超導(dǎo)電纜本體包括電纜芯、電絕緣和低溫杜瓦管道(圖1)。電纜芯是由超導(dǎo)體組成，它裝在維持電纜芯所需低溫的低溫杜瓦管道中．低溫杜瓦管道兩端與終端相連。電纜芯的超導(dǎo)帶在終端通過電流引線與外部電源或負(fù)載相連接。

超導(dǎo)電纜是整個輸電系統(tǒng)中的核心，要形成產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品，在研制中需要著重解決以下關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題：

(a)高電壓、大容量、長距離高溫超導(dǎo)電纜最佳設(shè)計、超導(dǎo)電纜導(dǎo)體層電磁特性、穩(wěn)定性、均流、磁場屏蔽與失超保護(hù)等技術(shù)。

(b)低溫高電壓絕緣技術(shù)：重點解決在低溫和高電壓環(huán)境下具有良好絕緣性能的低溫絕緣材料的研究開發(fā)及其制備關(guān)鍵技術(shù)，解決高溫超導(dǎo)輸電電纜在低溫高電壓環(huán)境下的絕緣工藝和絕緣技術(shù)。

(c)高溫超導(dǎo)輸電電纜的終端和電流引線技術(shù)：終端和電流引線是超導(dǎo)輸電電纜與外部設(shè)備過渡和連接部位，需要在確保終端和電流引線實現(xiàn)與外部良好過渡的同時大幅度地降低其損耗，需要重點解決終端和電流引線熱力學(xué)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造等關(guān)鍵技術(shù)。

(d)長距離超導(dǎo)電纜低溫杜瓦管道及連接技術(shù)：長距離超導(dǎo)電纜存在長距離低溫杜瓦管的鏈接問題，重點突破長距離低溫杜瓦管的熱力學(xué)優(yōu)化設(shè)計、最佳分段長度、連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電和熱絕緣技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，減少長距離低溫杜瓦管因為連接而引致的熱損耗和電場不均勻問題。

(e)實時監(jiān)測與故障預(yù)測預(yù)警技術(shù)：重點解決高溫超導(dǎo)輸電電纜主要運行參數(shù)的快速實時檢測與處理技術(shù)、故障診斷與分析技術(shù)、超導(dǎo)智能設(shè)備的故障預(yù)測預(yù)警技術(shù)等。

(3)發(fā)展低溫制冷冷卻系統(tǒng)

目前高溫超導(dǎo)電纜采用Bi2223超導(dǎo)帶材或第二代涂層YBCO帶材的臨界溫度分別為110K和90K，因此都可以采用液氮作為高溫超導(dǎo)電纜的冷卻劑。氮在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點是77K，低于Bi2223或YBCO的臨界溫度，其液化技術(shù)成熟、價格低廉，同時由于氮是空氣的主要成分，氮氣的排放不會帶來環(huán)境問題。目前高溫超導(dǎo)電纜大都采用過冷液氮循環(huán)迫流冷卻方式，冷卻裝置可以采用各種不同制冷方式，如常壓液氮沸騰制冷方式、減壓降溫制冷方式、低溫制冷機(jī)制冷方式等。

為實現(xiàn)長距離、合理高效，安全可靠的低溫制冷冷卻系統(tǒng)，要大力發(fā)展相關(guān)裝備與解決一些重大的冷卻技術(shù)問題，包括：長距離超導(dǎo)輸電電纜低溫冷卻系統(tǒng)的流程及其優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、在線檢測與故障診斷技術(shù)、低溫制冷系統(tǒng)制冷量自適應(yīng)控制技術(shù)以及大功率、高效率、長壽命、低成本的低溫制冷裝備等。

(4)解決能作為重要成員進(jìn)入國家電網(wǎng)的有關(guān)重大問題

要有效進(jìn)入國家電網(wǎng)發(fā)展的長期規(guī)劃，研究明確高溫超導(dǎo)輸電在我國電網(wǎng)中的地位，在發(fā)展計劃中經(jīng)過論證逐步明確有關(guān)的超導(dǎo)輸電工程項目，根據(jù)我國的實際情況進(jìn)行布署，與常規(guī)輸電統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。按超高電壓常規(guī)輸電發(fā)展經(jīng)驗，必須認(rèn)真建立研發(fā)試驗基地，安排若干試驗與運行示范項目，從實踐中解決有關(guān)裝備與技術(shù)問題，積累經(jīng)驗，鍛煉隊伍，奠定信心。研究解決超導(dǎo)輸電與常規(guī)電力系統(tǒng)間的相互關(guān)系、作用和影響，使能保證兩者在統(tǒng)一電力系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)運行。由于超導(dǎo)輸電系統(tǒng)還使用大量常規(guī)電力裝備，要充分利用我國常規(guī)輸電的成果與經(jīng)驗。

5 已有較好的工作基礎(chǔ)

1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體后，許多科學(xué)家開始了高溫超導(dǎo)輸電的可行性研究。一些國家設(shè)立了項目積極進(jìn)行了超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器及有關(guān)超導(dǎo)裝備的研發(fā)、制造，以及投入實際電網(wǎng)試驗或示范運行。目前國際上已有多組超導(dǎo)電纜投入實際電網(wǎng)運行。最大的示范項目當(dāng)屬紐約長島電力局的高溫超導(dǎo)電纜示范項目，電纜的長度達(dá)到600m，最高電壓等級達(dá)到138kV，最大電流達(dá)到3kA(圖2)。

目前，國際上正在計劃開展或正在進(jìn)展的主要研究開發(fā)工作包括：荷蘭于2007年底啟動了長度達(dá)6000m、容量為50kV/3kA的三相交流高溫超導(dǎo)電纜的前期工作；美國正在研制1760m長、容量為13.8kV/2kA的三相交流高溫超導(dǎo)電纜并將在新奧爾良市更換一段滿負(fù)荷運行的地下常規(guī)電纜；韓國正在推動現(xiàn)有電力傳輸網(wǎng)采用高溫超導(dǎo)電纜的進(jìn)程，預(yù)計在未來五年內(nèi)將實現(xiàn)50公里高溫超導(dǎo)電纜在實際商業(yè)電網(wǎng)中的使用和服務(wù)；美國已經(jīng)正式啟動了將三大電網(wǎng)實現(xiàn)完全互聯(lián)和可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的“Tres Amigas超級變電站”項目，采用高壓直流輸電技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)，將建成一個占地22.5平方英里、呈三角形互聯(lián)的可再生能源市場樞紐。

不僅如此，2011年5月，德國就開展千公里級高溫超導(dǎo)直流輸電示范工程的建設(shè)召開了國際可行性專題研討會，與會者對未來建設(shè)長距離高溫超導(dǎo)輸電電纜以解決大容量的可再生能源輸送問題寄予厚望；2011年8月在日本召開的第一屆亞洲一阿拉伯可持續(xù)能源論壇，提出開發(fā)撒哈拉太陽能和風(fēng)能發(fā)電，并采用超導(dǎo)直流輸電技術(shù)，將電力輸送到歐洲和日本的宏偉計劃。可以認(rèn)為，超導(dǎo)電纜將能夠在較短的時期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的突破。

我國自“九五”以來，即開展高溫超導(dǎo)電纜的研究，1998年中國科學(xué)院電工研究所與西北有色金屬研究院和北京有色金屬研究總院合作研制成功1米長、1kA的Bi系高溫超導(dǎo)直流輸電電纜模型，2000年他們又完成6米長、2000A高溫超導(dǎo)直流輸電電纜的研制和實驗。“十五”期間，在國家“八六三”計劃支持下中國科學(xué)院電工研究所于2003年研制出10米、10.5kV/1.5kA三相交流高溫超導(dǎo)輸電電纜。在此基礎(chǔ)上，2004年中國科學(xué)院電工研究所與甘肅長通電纜公司等合作研制成功75米、10.5kV/1.5kA三相交流高溫超導(dǎo)電纜并安裝在甘肅長通電纜公司為車間供電運行,并基于中國科學(xué)院電工研究所在甘肅白銀市建成的10.5kV/630kVA超導(dǎo)變電站，該75米超導(dǎo)電纜于2011年2月起在超導(dǎo)變電站中運行。2001年云南電力公司與北京英納超導(dǎo)公司合資成立云電英納超導(dǎo)電纜公司，從事高溫超導(dǎo)電纜的研究開發(fā)，2004年完成30米長、35kV/2kA高溫超導(dǎo)交流電纜的開發(fā)，安裝在云南普吉變電站試驗運行。2011年中國科學(xué)院電工研究所與河南中孚實業(yè)股份有限公司合作，在中孚鋁冶煉廠建成360m長、電流達(dá)10kA的高溫超導(dǎo)直流輸電電纜，該超導(dǎo)直流電纜采用架空方式安裝，跨越現(xiàn)場公司內(nèi)部兩條公路，將于2011年底前投人工程運行(圖3)。

可見，高電壓、長距離、大容量高溫超導(dǎo)輸電的發(fā)展正在世界范圍內(nèi)形成熱潮。隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，開展大容量、遠(yuǎn)距離高溫超導(dǎo)輸電技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)刻不容緩。

6 主要結(jié)論與建議

為滿足我國經(jīng)濟(jì)與社會迅速發(fā)展的實際需要和調(diào)整結(jié)構(gòu)，建立能源與電力可持續(xù)發(fā)展的緊迫需求，從“十二五”開始，超高壓、長距離、大容量交直流輸電已成為我國電網(wǎng)發(fā)展的重點。根據(jù)最近提出的規(guī)劃，“十二五”期間將實現(xiàn)4萬多公里線路，總投資1.5萬多億元的規(guī)?；ㄔO(shè)并投入運行。雖然，從已有的技術(shù)、裝備、產(chǎn)業(yè)與示范工程基礎(chǔ)出發(fā)，“十二五”期間的工程還只能采用傳統(tǒng)的以銅、鋁為導(dǎo)體的輸電線路。但是，上世紀(jì)八十年代發(fā)現(xiàn)的高臨界溫度(高溫)超導(dǎo)體，能在液氮溫度下運行工作，高溫超導(dǎo)輸電具有載流能力大，損耗小，體積小，重量輕，節(jié)約資源，環(huán)境友好等一系列重大優(yōu)越性，在500千伏的直流輸電單回路即可實現(xiàn)2～5千萬千瓦的輸送容量，輸電損耗可降低50%以上，還可大大節(jié)省占地，防止對環(huán)境的電磁污染，是解決高電壓，長距離，大容量，低損耗輸電的重要新途徑。

近年來，我國與世界各國已積極進(jìn)行了多方面的研發(fā)與示范工作，高溫超導(dǎo)導(dǎo)線已實現(xiàn)了一定規(guī)模的生產(chǎn)能力，在輸電中的示范展現(xiàn)了其優(yōu)越性，為實用化奠定了扎實的基礎(chǔ)。圍繞高電壓、長距離，大容量輸電的發(fā)展，正在世界范圍內(nèi)形成高溫超導(dǎo)輸電的熱潮?？紤]到在直流輸電方面，高溫超導(dǎo)輸電還有著用途更廣泛、容量可更大、損耗可更低、距離可更長等特殊優(yōu)越性，從我國實際出發(fā)，可將高溫超導(dǎo)直流輸電作為發(fā)展的重點。

由于高溫超導(dǎo)輸電屬于前沿的高新技術(shù)，牽涉到超導(dǎo)材料、新型電工裝備研制、大型低溫工程、巨型電網(wǎng)建設(shè)等多個重大領(lǐng)域的發(fā)展。要全面系統(tǒng)地進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，研制成所需的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)均先進(jìn)的裝備并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，成長起相關(guān)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在實際應(yīng)用中充分證實其可行性與優(yōu)越性，從而進(jìn)入國家規(guī)劃與計劃進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)與運營，在國家電網(wǎng)中占有重要地位，才能使超導(dǎo)輸電盡快成為我國電網(wǎng)發(fā)展的重要成員，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。為此，從當(dāng)前現(xiàn)狀出發(fā)，必須大大提高對發(fā)展超導(dǎo)輸電重要性的認(rèn)識，進(jìn)行認(rèn)真的規(guī)劃與部署，組織強(qiáng)有力的隊伍經(jīng)過長期持續(xù)的努力，以期盡早實現(xiàn)。為此，我們提出如下建議：

(1)列入國家重大專項

在國家與相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)深化統(tǒng)一對發(fā)展“高電壓、長距離、大容量高溫超導(dǎo)輸電”的重要性與重大意義基礎(chǔ)上，須將該項工作列入國家重大專項，統(tǒng)一組織全國有關(guān)工作，制定規(guī)劃與計劃，加強(qiáng)隊伍，保障經(jīng)費與工作條件。近期，首先應(yīng)組成強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)與專家工作組，迅速開展工作，提出規(guī)劃、計劃與工作組織的初步意見，供批準(zhǔn)立項用。這方面，中國科學(xué)院與中國工程院院士咨詢能發(fā)揮良好的作用。

(2)設(shè)立超導(dǎo)輸電裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目

以高壓大容量超導(dǎo)輸電電纜為核心，全面系統(tǒng)地組織關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)與攻關(guān)。主要包括，第Ⅱ代高溫超導(dǎo)導(dǎo)線(YBCO超導(dǎo)線)制備與生產(chǎn)技術(shù)、長距離低漏熱低溫容器技術(shù)、低溫高電壓絕緣材料與絕緣技術(shù)、超導(dǎo)輸電電纜的設(shè)計與制造技術(shù)、超導(dǎo)輸電電纜的終端技術(shù)、超導(dǎo)導(dǎo)線的焊接技術(shù)與超導(dǎo)電纜的連接技術(shù)、超導(dǎo)電纜的實時在線監(jiān)測與運行控制技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上，研制成實用產(chǎn)品，努力提高其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能，力爭在輸電示范工程中得到實用，成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的骨干。除超導(dǎo)輸電電纜外，超導(dǎo)限流器和超導(dǎo)儲能系統(tǒng)等其他新型超導(dǎo)電工裝備也應(yīng)在計劃之中。

(3)設(shè)立超導(dǎo)輸電試驗與示范工程項目

按照我國發(fā)展超高壓交直流輸電建立試驗與示范工程對積累經(jīng)驗，鍛煉建設(shè)隊伍及奠立信心的成功經(jīng)驗，設(shè)立超導(dǎo)輸電試驗與示范工程項目，根據(jù)我國實際的建設(shè)計劃，遵循逐步提高輸電長度、電壓等級與輸送容量的原則，分階段安排一系列工程。“十二五”期間，從建設(shè)幾十公里、±幾百千伏的超導(dǎo)直流輸電開始，經(jīng)過幾步，力爭在10-20年內(nèi)為超導(dǎo)輸電規(guī)?；瘧?yīng)用提供保證。在這些示范工程與試驗基地上，還要積極開展超導(dǎo)輸電對電網(wǎng)影響的研究，為超導(dǎo)輸電在電網(wǎng)中的規(guī)模推廣奠定科學(xué)基礎(chǔ)。超導(dǎo)輸電電纜的電氣參數(shù)與暫態(tài)特性與常規(guī)架空輸電線路有很大的差異，同時，其輸送容量較常規(guī)架空輸電線路高3-5倍以上。因此，超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用，必將改變現(xiàn)有電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)及暫態(tài)特性，從而對電網(wǎng)各個方面產(chǎn)生重大影響。為此，必須就相關(guān)問題開展基礎(chǔ)性研究，理清超導(dǎo)輸電與電網(wǎng)的相互影響和作用，為合理構(gòu)造含有超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的電網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。

(4)設(shè)立新型超導(dǎo)材料技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目

加強(qiáng)新型超導(dǎo)材料技術(shù)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，為進(jìn)一步降低超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的制造成本和運行成本打下堅實的基礎(chǔ)。新型超導(dǎo)材料技術(shù)的研究開發(fā)，一方面是設(shè)法提高超導(dǎo)材料的運行溫度(或I臨界溫度)，例如從目前的液氮溫度(77K)提高到液化天然氣溫度(110K)，運行溫度的提高，將有助于提高超導(dǎo)輸電系統(tǒng)的運行效率；另一方面，是要設(shè)法降低超導(dǎo)材料的制造成本，例如采用新的制造工藝或開發(fā)新的低成本的超導(dǎo)材料等。

(5)設(shè)立大型低溫制冷系統(tǒng)項目

高溫超導(dǎo)輸電系統(tǒng)需要在較低的溫度(例如，液氮溫度及以上的溫度)下運行，上千公里線路必須穩(wěn)定保持在低溫下工作，因此需要大型低溫制冷系統(tǒng)，必須大力發(fā)展相關(guān)裝備及冷卻技術(shù)問題，諸如冷卻流程及其優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，在線檢測與故障診斷技術(shù)，制冷系統(tǒng)自適應(yīng)控制技術(shù)以及高效率、長壽命、低成本的制冷裝備等。

總起來說，建議將“高電壓，長距離，大容量高溫超導(dǎo)輸電”作為國家重大專項列入國家計劃，整個重大專項下設(shè)：超導(dǎo)輸電裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、超導(dǎo)輸電試驗與示范工程、新型超導(dǎo)材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化及大型低溫制冷系統(tǒng)四個項目，抓緊統(tǒng)一認(rèn)識，組織起來，盡快開始工作。以上意見，供有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部門做出決策及部署有關(guān)工作時參考。

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