“三色圆珠笔”为大城市电网“零电阻”增容
■本报首席记者 张懿
全球第一条撑起超大城市骨干电网的高温超导电缆，经过两年建设，已进入最后冲刺。记者从权威部门获悉，目前，超导示范线的项目进度符合预期，预计今年年中可挂网送电。这条完全由上海企业和科研人员自主研发、制造、敷设、验证的线路，不仅将推动在上海和长三角打造高温超导产业高地，也将大大增强我国在全球超导领域的话语权和影响力。
今年全国两会的政府工作报告提出，依靠创新推动实体经济高质量发展，培育壮大新动能。上海高温超导示范线“十年磨一剑”的历程，为新发展格局下如何推进核心技术产业化探索了一条道路。如果说合适的温度能使得超导材料变为“零电阻”，那么，合适的机制也能使创新得以在“零电阻”的条件下更好驱动发展。
被寄予厚望的世界“第一线”
如果将超导材料制成的电缆置于足够低温中，它就能传输强大电流，同时几乎不损失任何电能。统计显示，我国每年因电网传输损耗而浪费的电能相当于3座核电站的发电量。因此，无论是从破解战略性新材料供应瓶颈，还是保障国家能源安全的角度来看，超导技术都具有重大意义。
在长度、结构、电压、电流等许多指标上，上海即将建成的这条超导示范输电线都稳居世界领先水平。
这是全球第一根用于超大城市的“公里级”超导电缆，总长度达1.2公里，连接上海西南部的两座变电站。在35千伏设计电压下，单根超导电缆，就能输送超过2000安培的大电流，抵得上4到10根传统电缆，而且，它和现有的输变电体系完美兼容。
目前，超导电缆的核心“原料”——总长超过300公里的超导带材，已由本地两家材料企业上创超导和上海超导制备完成并通过验收。而作为电缆系统的研发和制造方，上海国际超导科技有限公司正在夜以继日地加工电缆，预计本月就将全部制备完成。
在上海西南部的施工现场，超导输电通道和配套设施也在快速推进。负责具体建设的国网上海市电力公司相关负责人告诉记者，已对这条线路作了充分研究，形成了一批技术积累；等到1.2公里的电缆下线，马上就会开始敷设，争取尽快送电。
作为应用牵头方，国网上海市电力公司对这条示范线寄予厚望。像上海这样寸土寸金的超大城市，中心城区再要拓展输电通道已非常困难，超导电缆“以一当十”的强大输电能力，能有效减少对土地和地下管廊的占用，再加上它高效、安全、环保，因此，超导电缆可能是未来一段时间最好的选择。
每一米都浸透着自主创新
即将建成的这条1.2公里超导输电线路，由3根400米长的电缆连接而成。可以说，每一米电缆、每一个部件、每一台加工设备，都浸透着上海科技人员的创新与勤奋。
若把这条超导电缆剖开，你会看到，其结构有些类似“三色圆珠笔”——外层的套管(相当于 “笔身”)中，包裹着三股相互绝缘超导线缆，仿佛三根“笔芯”，用以传送三相交流电。每股线缆，最中间的是拇指粗的铜芯，外层被形如宽面条的超导带材包裹，由于这类超导材料需要在-196℃左右才能表现出超导特性，因此，运行时，“三色圆珠笔”里将充满液氮，给线缆降温。
三色笔式的结构设计，就是上海独创的。和国际通行的方案相比，这种方案安全性更高，寿命更长，更适合超大城市电网的“实战”需求。为了将技术从蓝图变为现实，参与各方付出了巨大努力。以导管为例，内外超过200℃的温差，加上数万伏高压、数千安培电流——不难想象，为了确保这条超导电缆能稳定服务于上海中心城区，单单是解决线缆套管在绝热、绝缘、密封和强度方面的难题，就已相当不易。
上海国际超导公司负责人告诉记者，每段超导电缆外层这几百米长的套管，都是一次加工而成的，没有任何接缝。这种高质量波纹管的连续加工工艺，就是此次研发中由上海企业独创的。实际上，这条超导线路背后的技术和装备，几乎都是由上海自主研制的。
整体上，托起这条1.2公里超导示范线的核心技术，从最关键的超导材料，到电缆结构、关键部件，再到顶管敷设，是上海科技界、产业界10年乃至20年“磨一剑”的成果，其间还积累了许多关键数据。比如：从2010年到2019年，相关企业历时九年完成一个关键实验，获得了超导电缆的一个关键参数，这是国际上在该领域完成的第一个成功实验。这许许多多的数据、技术、装备，形成了一套完整的 “护城河”，能够保证这条“世界唯一”的超导电缆，在技术上世界领先，在标准上与电网现有体系衔接，在产业上不担心被人卡脖子。可以说，上海已基本打通了超导电缆从实验室到市场的通道。
“廿年磨一剑”的眼光与定力
20年前，上海还没有在超导产业方面有太多建树。如今参与超导电缆示范线项目的一位专家告诉记者，当年，他们曾希望通过“引进、消化吸收再创新”的方式，在超导电缆产业中谋求一席之地。但和国外超导领军企业联系后发现，对方不仅不卖核心技术、不卖核心装备，甚至连材料都不太肯卖，除非你愿意支付一个天价。
那么，过去20年中，上海是靠什么登上超导电缆行业制高点的？采访中，参与各方异口同声地表示，关键在于上海在该领域形成了一套以市场为主、政府支持、围绕产业链布局创新链的机制与生态，成功整合各方资源，激发市场活力，将高校科技成果通过创新创业转化为现实生产力。
当年与海外企业合作遇阻后，上海就已明白，要突破超导电缆核心技术，靠不到别人，只能靠自己。为此，政府部门牵头，市科委、市经济信息化委等形成接力，无论研发遭遇什么阻碍，都以极强的战略定力，持续多年通过重大项目为团队提供支持，帮助他们一步步解决技术难题、度过经营难关。同时，上海非常重视发挥市场机制的拉动，一方面，上海大学和上海交通大学对于各自的核心技术团队“走出校园”创立企业，在新的平台上继续打磨技术，给予充分支持；同时，由政府部门牵头，材料、系统、应用等关键环节的企业组建产业联盟，联手打造超导产业链。这种环境，使得上海成为国内唯一拥有完整超导电缆产业链的城市，保证了示范项目哪怕在疫情之下都没有受到太大影响。
应用牵引是上海超导技术最终形成战斗力的关键。在此次示范线建设之前，上海已支持在宝钢建设了一条50米长的超导输电线，既对超导材料和电缆技术进行验证，也搜集到不少关键的运行数据。而后，国网上海市电力公司又挺身而出，以极强的责任感和担当精神，拿出市中心的骨干电网，帮助超导技术和产业落地。
上创超导、上海国际超导等企业都告诉记者，电力部门从需求侧出发，为研发指明了方向，使得他们能够更精准地将资源聚焦于重点，而且坚定了各方对产业的信心。示范线推进以来，高温超导带材的产能、性能、质量都有了突飞猛进的提升，企业也得到更多投资方的关注，经营管理水平和抗风险能力显著提升。值得一提的是，在市委、市政府的关心下，上海电缆研究所超导团队去年完成混合所有制改革，组建了如今的上海国际超导公司。简而言之，通过“无形之手+有形之手” 的这一系列协作，创新创业能量充分释放，为超导产业的进一步发展理顺了机制。
市经济信息化委相关负责人告诉记者，示范工程建成后，将全面系统验证自主高温超导技术，并为进一步拓展应用积累经验。目前，上海正计划依托长三角筹建高温超导制造业创新中心。未来，随着材料、装备等的发展，上海将“解锁”更多高温超导的应用，打造高温超导产业高地。