「世界最長超導電纜近期正式應用於德國電網」意味著什麼？

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【8月6日】科技日報訊約1公里的世界最長超導電纜近期被正式整合到德國埃森市中心的電網，將兩個變電站連接起來，成為內陸城市在未來能源供應實際測試中的一個里程碑。相對於傳統電纜，超導電纜技術效率高、節省空間，輸送功率高出5倍，並且幾乎沒有任何損失。

這一新聞是否標誌著超導技術已經準備好大規模應用於輸電？
該技術目前穩定性、經濟性如何？
國內該領域進度如何？

作為一個前電廠工人，不懂超導和低溫物理，來湊湊熱鬧。

首先說1公里也就是步行十幾分鐘的路程，是比較短的，應該算試驗性的。

再者，不知各位對輸電線的概念是不是只是那種鐵塔上的架空線，其實，下面兩種也是輸電線。

下圖是GIC（氣體絕緣導體），那些大管子是密封的，裡面充有幾個大氣壓的SF6（六氟化硫，是一種絕緣性很好的氣體），導電體也在管子里。

(圖片來源：晉東南（長治）站擴建工程1000kV GIS 167個安裝單元全部順利完成)

下面這種是充油電纜，其實也是一種橡膠的管子啦，只是裡面充的不是氣體，而是絕緣油。

(圖片來源：

(圖片來源：中國核工業第五建設有限公司)

而超導電纜，無非給管子里充上液氮啦。

當然實際上沒這麼簡單，但估計大家也看出來了，工程師們為了達到目的是不擇手段的，只要技術可行，成本合算就ok。

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輸電要解決的是減少線路的損耗（稱為線損），而損耗和電流大小有關。簡單的說，傳輸一定容量的電能，電壓越高，那麼電流就越小，損耗也就越小。所以目前的思路是高壓輸電。上面的GIC和充油電纜都是為了解決高電壓的絕緣問題。

電壓等級越高，絕緣材料占輸電設施成本的比例就越高。上面兩個圖都是電廠或變電站的設施，而城市供電，電壓等級沒有那麼高，一般是110kV或幾十kV，在這種等級下絕緣還是比較容易的。

但超導體沒有損耗，高壓輸電方案就需要調整了，應該儘可能使用大電流（以前看過有文章說超導體的載流也是有上限的，否則會破壞超導性）。

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根據 @隔壁子提供的資料，超導體是特種陶瓷，感覺上應該不會做成「電纜」這種形態的，畢竟電纜是可以打彎兒的，應該會做成GIC那種。

我設想的是超導的陶瓷本身就是一個管子，裡面流通冷卻的液氮，外面再套有一層屏蔽層，最後是一層物理保護層，各層間都有隔熱填料或其它隔熱措施，還有電氣絕緣，「電纜」兩端還有補充液氮的裝置，跟充油電纜類似。

現在的隔熱技術基本可以把 維持低溫的 這項損耗降低到可以工程實用，所以「維持這樣的低溫環境本身就是一件極其耗能的事情」應該是不成立的。

除了超導材料外，低溫下的密封和材料強度也是工程上需要考慮的問題。

至於液氮的成本，百度 一下，原來才幾塊錢一升，真是如 @曉海Tony 說的，是可樂價了，比絕緣油和SF6便宜多了。除了投運開始注入的液氮，如果密封和隔熱做好的話，運行中需要補充的液氮不會太多。

超導「電纜」本身的成本應該是大頭，對試驗性的項目，為了在積累技術，這部分是可以適當多花點錢的，以後可以大規模生產降低成本。

但運營成本一定要比現有技術低，至少要相當，畢竟至少要用二三十年，運營成本也是相當可觀的，這部分成本包括電網的線損（維持低溫消耗的能量也算到線損里去），線路的維護費用，故障造成的損失等。

如果液氮溫度的超導輸電成本划算的話，就不一定要等到實現了室溫超導技術再大規模應用。

但是。。。

我想液氮溫度的超導輸電成本是不會比現有輸電技術低太多的，得到室溫超導階段才會有顯著優勢。

但超導材料如果是陶瓷的話，工程上就不如金屬（鋁鋼絞，銅纜）那樣容易鋪設，會限制長距離輸電的應用。也許將來會有類似光纖做成光纜那樣結構的來解決這個問題。或者像西氣東輸那樣直接鋪管子。

誰知道呢。

瞎說一通，匿了吧

ps：至於超導輸電的穩定性，要考慮退出超導後的功率（稱為潮流）分配問題，所以一定要有備用（常規或超導）輸電線

可以吐槽一下，其實國內也有類似的試驗線路，降溫所需的能源就遠遠超過本身的損耗了。超導真正的革命要等到常溫超導體的出現了。

這種長度說實話沒啥可慶賀的，離電網應用還差得遠。超導電纜好處是肯定有的，損耗低，穩定性比交流電纜要強，沒有功角擺動問題。但也存在明顯的軟肋，工藝製作困難，難以快速批量化，生產用於長距離輸電的電纜難度大，而且失超後的檢測和恢復不那麼容易，一點失超很容易傳播導致線路其餘部分失超，而失超引起的液氮揮發會進一步影響超導的工作環境。電流密度大是因為直流沒有集膚效應，然而超導本身的臨界電流又限制了超導電流的提升。另外即使作為輸電線投入運行，配套的保護、斷路器及安自裝置還尚未成形，不帶這些直接運行相當於裸奔。最後考慮到我國的具體國情，不要說五年了，感覺十幾二十年內不會有大的進展，輸電距離長、電網結構複雜以及現有超特高壓電網運行良好等，幾乎可以斷定超導電纜要投入輸電網就好比中國要解決環境問題一樣，很難。
其實國外電網也不見得能很快投入大規模應用，電網作為一個關係到國計民生的行業，沒有這麼容易就能被輕易改動。
另外超導現象的發現距今已百年，交流電力系統建立也已百多年，直交之爭尚未有定論，超導要想崛起就必須打破交流電的壟斷地位，從根本上來講還是要逐步提升工作溫度，等到臨界溫度可以逐步靠近室溫，這些爭議就自然瓦解了。
總之，超導的大規模應用不僅僅是靠著需求推動市場就能倒逼政府和企業加大投入提高工藝水平的，技術的突破及和交流電網的性價比較是關鍵，環境問題大概也是更重要的催化劑或導火索。

根據查閱資料表明該線路使用的是特種陶瓷，臨界溫度是-200攝氏度。那麼維持這樣的低溫環境本身就是一件極其耗能的事情，由於在超導條件下，能量損耗小，傳輸容量大，這是未來的一個發展的可能方向。這條線路具有試驗性意義，但是距離大規模應用還有很長路。

以前實驗接觸到液氮，在飯盒（沒錯我用的就是飯盒）里浸泡剛軋制好的熱鋁板，也要揮發很久，因為液氮只要氣化很小的量就能降低環境溫度，環境溫度低下來之後液氮揮發就很慢了

維持超導所需的低溫環境所消耗的能量如果不能大大低於現有技術產生的能量損耗，超導技術將很難應用與實際。即使維持超導低溫損耗的能量與現有技術的能量損失相當，超導技術也沒有實際應用價值，因為其成本相對較高。（超導需要局部控溫，通常溫度很低，因此裝置本身相對於輸電裸線的成本較高）

想要普及沒個5年以上是很難的何況這種材料問題還沒有很好的解決。

現在的網路就是一個例子。光纖是不是已經出來很久啦。到現在政府出台網路提速，才把光纖到你家門口的。不然誰去改造老小區呀。

估計在我國要做大範圍的實驗使用了平時維護故障處理都是問題人員培訓呀。一堆要解決

不清楚具體情況。說一下我想到的。
如果是把超導線纜浸泡在液氮環境中，外部做上保溫層，液氮的持續消耗量應該不大，就是說一開始填充好液氮之後，後續用來保持溫度的液氮量應該沒有大家想像的那麼多。。。以前實驗接觸到液氮，在飯盒（沒錯我用的就是飯盒）里浸泡剛軋制好的熱鋁板，也要揮發很久，因為液氮只要氣化很小的量就能降低環境溫度，環境溫度低下來之後液氮揮發就很慢了。。。

還早。當能夠實現維持常溫下或者近似常溫下讓材料維持超導態的時候，就能夠進入到實用階段了。

世界最長的75米高溫超導電纜將投入運行
世界最長的75米高溫超導電纜將投入運行----中國科學院電子學研究所

這是一個過程，真正的超導的未來必定是某種常溫超導材料所帶來的革命……

我想液氮溫度的超導輸電成本是不會比現有輸電技術低太多的，得到室溫超導階段才會有顯著優勢。

超導「電纜」本身的成本應該是大頭，對試驗性的項目，為了在積累技術，這部分是可以適當多花點錢的，以後可以大規模生產降低成本。

維持低溫消耗的能源大於傳統輸電損耗的能源就沒有意義