突破重大核心技术 超导电缆开启新征程
■ 中国工业报 严曼青 去年底世界首条35千伏公里级超导电缆示范工程在上海正式投运,标志着中国新型电力系统建设领域一项重大核心技术的突破,同时也是上海超导产业链布局20年的成果。 产业链的突破 上海35千伏公里级超导电缆示范工程位于徐汇区长春变电站和漕溪变电站两座220千伏变电站之间,线路全长1.2公里,设计电流2200安培,采用全程排管敷设工艺,是目前世界上输送容量最大、长度最长、全商业化运行的35千伏高温超导电缆。这一新型电力系统建设领域关键技术的重大突破,解决了窄通道大容量输电的难题。 据上海电缆所副总工程师、超导电缆项目负责人宗曦华介绍,示范段由三根400米长的电缆连接而成,电缆内部是零下196℃的液氮,内外温差超过200℃。 作为国家电网与上海市共同开展的科技产业战略合作成果之一,该示范工程由国网上海电力承建运维,虽然工程建设历时近2年,而这背后的技术研发则历经近20年的艰难探索。 项目的最早研发要追溯到2003年,上海电缆研究所作为国内专业的电线电缆研究开发机构,专门组建了超导电缆项目攻关团队,并在团队中设置了三个小组——超导科研组、超导工艺组和装备设计组。两年后,研发团队又增添了新的技术力量,国网上海市电力公司、上海交通大学、上海大学、上海电缆厂等产学研用单位也加入进来,组成了CD绝缘高温超导电缆系统开发团队,以实现超导电缆产业化为目标。 2013年,超导电缆首次实现了产业化运用,国内首套50米、35kV、低温绝缘高温超导电缆,在宝山钢铁股份有限公司正式挂网运行。 实现产业化的进一步突破则是在2020年4月,35千伏公里级超导电缆示范工程主体部分正式在上海开工。这其中,包括上海市政府,产学研单位以及上下游企业,对 “上海国际超导总部”项目的共同推进。特别是2020年9月,由奥盛集团、上海电缆研究所、国网上海市电力公司、上海电气输配电集团共同对上海国际超导科技有限公司持股,而且团队骨干享有股权激励,由此解决了高温超导产业化培育中市场化推进主体、团队骨干激励、示范工程资金来源、科技研发投入退出等问题。 “专精特新”的突破 电缆行业产业是机械工业中仅次于汽车行业的第二大产业,从业企业数量众多,产品种类型号多,中低端产品趋于同质化,行业集中度低。电力电缆作为其中的一个常规性品种,需求量大,竞争激烈,而超导电缆在电力电缆的竞争 “红海”里找到了一个突破口。 超导电缆能在 “蓝海”里畅游,一个重要原因是它的研发思路契合了国家建设制造强国,鼓励 “专精特新”的发展方向。 “专精特新”即“专业化、精细化、特色化、新颖化”,电缆行业中低端产品的同质化对产品的独特性要求更高,而超导电缆的问世,正符合这四个要求。 所谓超导电缆,就是将超导材料制成的电缆置于近零下200℃的低温中,以传输强大的电流。上海的超导电缆示范工程在35千伏的设计电压下,一根超导电缆就能输送超过2000安培的大电流,抵得上4-10根传统电缆。超导电缆的应用,打破了传统电力电缆的产品研发思路,是一个技术的根本性变革。 同时,超导电缆还开拓了一个新的应用市场。在超大城市的中心城区,不允许地上铺设线缆,而地下铺设管道由于密度较高,安全性较差。而超导电缆满足了高密度、大流量的电力输送需要,可以在城市电网改造、综合管线入地、狭窄走廊主干电网、交/直流互联环网、重负荷高能耗用电企业等场景发挥重要作用。 实际上, “专精特新”不仅能为产品研发和市场开拓提供思路,同时也是支撑企业长久稳定发展的核心。在量大面广的常规线缆之外,一些头部电缆企业遵循 “专精特新”的经营原则,研发和布局众多具有 “专精特新”的特种线缆,如核电缆、光纤电缆等特种电缆。其产品在市场独树一帜,从而使得企业能够久经考验而屹立不倒。近两年来年,一直在快速增长的江苏上上电缆集团,董事长丁山华早在20年前就提出了 “专精特外”的经营思路,与 “专精特新”国家发展战略方向有高度相似之处。追求产品的差异化,是众多优秀企业稳定发展的共通之处。 产品推广的市场性基础 2021年下半年以来,尽管中国经济面临需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力,但全年仍实现8.1%的经济增长。作为国民经济 “动脉”的线缆行业,几家重点企业如亨通光电、上上电缆、宝胜股份、远东股份、汉缆股份、万马股份等,在2021年也仍有较好的业绩表现。 亨通光电2021年前三季度营业收入为298.1亿元,同比增长17.54%;利润为13.16亿元,同比增长50.56%。利润高增长的背后,是报告显示的 “在海洋通信电力核心产品、海洋工程等方面的技术创新与市场地位显著提升,在特种电缆等智能电网传输方面也取得了持续增长。” 上上电缆2021年营业收入首次突破300亿元。两年多前,上上电缆开始建设的250亩新厂区,已经有两个分厂全面投产,二期项目也在紧锣密鼓的跟进。作为上上电缆倾力打造的特种电缆生产基地,将为其在特种电缆产品规模档次上进一步提升提供有力支撑。2022年,上上电缆的主要工作仍然致力于产品及其企业的全面创新,包括创新在销售上与市场的结合,在产品上与质量提升的结合,以及在技术上与新产品、材料开发的结合。 “人无我有、人有我优、人优我特、人特我精”,建厂半个多世纪的上上电缆,多年来在创新上层层递进,在严峻的经济形势下积极应对,每年都创出新的气象。 宝胜股份2021年前三季度营收316.15亿元,同比增加25.67%;净利润盈利2.86亿元,同比增长32.95%。公司在核电、航空航天、轨道车辆电缆等关键技术及市场开拓上相继取得重大突破,并成功交付两根大长度220kV光电复合海缆。 几家头部公司良好业绩的背后,都离不开各家精心打造的新品、特品,并致力于产品的市场化。超导电缆目前已取得试用的阶段性成功,表明产品性能已趋于稳定,下一步的市场化值得期待。有专家表示,从目前情况来看,超导电缆的生产成本较高,同时还需要管道敷设、液氮装置等的相关配套,估计未来一段时间市场用量不会增长很快,下一步如何成系统地进行市场推广将是超导电缆需要面临的课题。 专家表示,上海35千伏公里级超导电缆示范工程的建设,是一个科技成果产业化的成功案例。上海各部门的合力推动,产业链上下游的协同,社会资源的参与,都在其中发挥了重要的作用。如何以应用为导向,以应用验证和需求反馈来提升产品和进行市场推广,将是超导电缆以及超导产业未来艰巨而重大的任务。而超导电缆的成功运用,不仅是整个电缆行业一个重大技术和应用方面的新纪录,而且为行业以至制造业提供了一个完整的研发和运作的典型示范。
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