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梦想:超导材料用在智能电网上
2017年02月17日 09:26   来源:解放日报  

  对于超导的第一印象,许多人还停留在中小学物理课本上:超低温的环境中,材料能实现零电阻。可这个神奇的技术,要大规模应用到电网建设,似乎还很遥远。

  梦想能否在上海实现?记者日前采访获悉,随着国内外对于超导材料研究的加速,上海第二代高温超导材料攻关正进入关键期,若能形成技术突破,有望追赶国际先进水平,推动超导材料在智能电网、发电机组、磁浮列车、雷达和遥感等多个领域实现产业化应用,从而打开蓝海市场。

  在上海超导公司、上创超导公司等近两年新成立的超导带材产业攻关基地,记者领略了第二代高温超导材料的“神奇”——它不像传统电缆那么粗壮笨重,核心传导层薄如蝉翼,轻若鸿毛。1000米的超导带材,就像皮尺一样,可盘卷起来,一个人就可以轻松拿起,更关键的是,它的输电能力比同尺寸铜导线高出百倍。

  上海超导公司首席科学家李贻杰教授告诉记者,“高温超导”的概念,并非老百姓心目中的日常“高温”,而是指相对于零下270摄氏度的低温超导而言,高温超导能在零下196摄氏度(77K)实现零电阻,由于实现零下196摄氏度低温环境的成本大幅降低,因此显露出广阔的市场空间。

  以电网改造为例,2008年全国社会用电总量近35000亿度,按目前中国输电损耗率为8%—9%计算,中国每年损耗高达3000亿度,相当于3个投资在1200亿元以上的核电站总发电量。而上海市用电量约占全国的3.6%,每年损耗将达到112亿度电,折合人民币100多亿元。可以想象,如果使用超导电缆来替代传统的高压输电线,节省的费用将会十分惊人。据了解,在美国,超导电网的改造已经开始,2008年4月,美国纽约长岛的世界上第一条商业化高温超导电缆投入运行。上海近年来也在示范应用上加大力度,上海电缆研究所于2011年组织了多家单位开展超导电缆示范工程项目的建设,在超导电缆成果转化方面向前迈出了坚实的一步。

  当然,让超导材料迈过产业化门槛的过程并不简单,国内外技术竞争也日益激烈。市经信委总工程师马静表示,上海正处于从小试到中试放大的阶段,由一批海归科学家和高校教授领衔,与社会资本相结合,分别按照“物理法”、“化学法”不同的技术路线进行产业化攻关,力争“抄小路”赶超国内外同行。“虽然长期来看,大规模商业化应用还要经历较长过程,但突破产业化生产这一步若实现领先,对整个智能电网产业发展的意义是非常深远的”。

  超导攻关每一步向前,都不容易。李贻杰介绍,依托上海交大的科研团队,经过潜心研究公关,上海超导公司已实现基带国产化目标,并于去年10月用实验室小型装置在自制基带上制备出150米长、能传输500安培的高温超导带材,目前公司已完成公里级生产线500平方米洁净厂房建设,首条生产线一半基于自主装备,公里级带材生产线已经投产,有望年底推出产品。明年生产线扩建后,将实现年产带材300千米。上海超导公司副总经理洪智勇表示,在大规模应用于电网建设之前,高温超导也能够在多个领域得到应用,充分“试水”商业化。

  例如,公司已开始研发超导感应加热器,可在冶金领域对铜铝的物质加热,由于超导体的零电阻特性,其效率可以达到90%以上,远远超出常规感应加热设备50%的效率,这一设备有望在近期推向市场。

  作为上海浦江学者之一,从海外归来的上创超导公司副总经理兼技术总监蔡传兵教授表示,第二代超导带材就技术而言,中国与国外的差距并不算大,上海的大学目前已经形成12项自主知识产权成果,并自主研发国内首台化学动态涂层系统,利用自主设计的连续化动态沉积系统,走通了第二代高温超导带材的低成本技术路线。“让我们有信心的是,上海有着雄厚的超导上下游工业基础。在上游,我们与金山格林赛公司、上海化工研究院等合作,持续降低原材料成本;在下游,我们与包括上海电缆研究所、上海电缆厂、上海电机厂等合作,不断推动新技术在下游领域的应用。大家一起努力,尽快形成上海超导研究的产业链集群。”

  尽管成立时间只有两三年,技术路线不一,但在上海超导公司和上创超导公司,记者都看到了精干而高效率的研发队伍,科研人员的比率均达到70%—80%,海归学者领衔、高校专家助阵、中青年学者担当骨干的层次明晰的研发队伍干劲十足,不分昼夜加快攻关,产业链下游的应用企业也整装待发,一个全新的产业链集群雏形开始在上海出现。(解放日报记者 丁波 刘锟)

注:请在转载文章内容时务必注明出处!   编辑:实习编辑 何嘉伦

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