智能超導電網是21世紀解決大型經濟體系大容量、低損耗輸電的最佳途徑
特高壓電網是20世紀六七十年代伴隨著美國、蘇聯等國用電負荷的快速增長而開始研制的,但是,沒有一個國家、一條線路特高壓電網有好運氣的。1985年蘇聯開始建設的890千米的1150KV特高壓線路投入運行,因蘇聯解體長期降壓至500KV運行。東京電力公司于1988年開始建設的190千米的柏崎-西群馬-東山梨南北向特高壓輸電線路,1992年開始建設的240千米南磐城-東群馬-西群馬東西向特高壓輸電線路,從投入運行至今,一直都以500千伏降壓運行,沒有實現其升壓到1000千伏的設計運行目標。這里除經濟需求調整的原因外,特高壓電網不是解決電網升級改造的最理想途徑是重要原因,與其爭鋒的除傳統電網外,就是超導電網,所謂的超導電纜就是采用高溫超導材料制作的電纜,與傳統電纜相比,它具有輸電過程中的能量損耗低,輸送容量大,體積小,電磁污染少的四大優點,在相同截面下,輸電能力是常規電纜的3-5倍。
筆者將其好處主要歸納為十項:
其一就是可以開展智能電網管理,為人類實現電力、寬帶、電視和其它網絡整合奠定全新標準和基礎。
其二可以營建超大規模電網。其三可以降低電網的占地面積和電網升級改造成本。
其四可以改善可再生能源的電能質量,實現與大電網有效地聯結。
其五可以全面提高單機容量。
其六可以提高電網的輸送容量。
其七可以大幅降低電網損耗。
其八可以改善電能的質量和提高電力系統運行的穩定性。
其九可以降低電壓等級和提高電網的安全性。
其十可以推動電力產業的經濟、環境和社會的協調發展。
因此,在主要經濟體完成對特高壓電網的試錯檢驗之后,20世紀90年代以來,美國、日本、丹麥和韓國等相繼開展了超導輸電電纜的研究。2000年2月,美國Southwire公司研制了長30m、12.5kV/1.25kA三相高溫超導電纜,并安裝在公司總部供電運行;2001年5月,底特律福瑞斯比變電站地下鋪設長360多米的超導電纜,這實際上是世界上第一條實用的超導輸電線路;2001年日本東京電力公司與住友電工合作也研制出了100m、1kA/66kV三相高溫超導交流電纜并進行系統試驗;2006年,美國超導公司(AM-SC)、SuperPower公司研制出200m(13.5kV/3kA)、350m(34.5kV/0.8kA)和660m(138kV/2.4kA)三相高溫超導交流電纜,分別安裝在俄亥俄州哥倫布的Bixby變電站、紐約州的Albany和長島等地,2008年4月長島超導電網投入商業運行。2004年7月10日,由北京云電英納超導電纜有限公司等研制的高溫超導電纜在云南電力公司正式并網運行,2004年l2月中國科學院電工研究所與甘肅長通電纜公司等合作研制成功75m、10.5kV/1.5kA交流高溫超導電纜,并接入到甘肅長通電纜公司6kV配電網中向車間供電運行。應該說,加快中國超導電網的商業化運行已經沒有任何障礙。