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超导输电:实现零电阻,有望跨国协调电力【2】

2013年07月09日08:44    来源:人民网-财经频道

日本率先量产电缆

北海道石狩市也在推进使用超导电缆的输电项目。

地点是石狩湾新港地区。按照项目的计划,太阳能电池板生产的电能将以直流电的形式,经由500m长的超导电缆,输送到SAKURA Internet的石狩数据中心。输电预定在2年内开始。2014年以后,该市将重新铺设2km长的电缆,对远程输电的电力损耗和维护费用等进行验证。

北海道石狩市开展的产学官合作超导输电项目。日本2012年度的补充预算划拨了25亿日元。

数据中心中运行着大量的服务器,而且需要冷却,因此电力需求庞大。高效利用电能有助于大幅压缩运行成本。

这一次,借助寒冷的气候与直流化的效果,石狩数据中心的耗电量减少到了以往的一半以下。对于实验的意义,在该项目中发挥核心作用的中部大学超导及可持续能源研究中心教授山口作太郎说:“通过结合超导输电,可以高效利用太阳能发电。”

人类发现超导现象要追溯到100多年前的1911年。但当初发现的超导体必须在温度降至绝对零度(-273.15度)附近的时候,才能达到超导状态。冷却需要使用昂贵的液氦,难以应用于输电。

但是,随着在较高温度下就能达到超导状态的“高温超导体”于1986年开发成功,超导电缆的研发日渐兴盛。

高温超导包括不少种类。比方说,使用稀有金属铋的超导是在-160度左右达到超导状态。使用稀土钇、在-180度也可达到超导状态的超导材料也已经开发成功。

冷却这些超导体可以使用温度比液氦高,但价格便宜许多,而且容易保存的液氮。因为高温超导体能够实现稳定利用,所以商业利用的价值也逐渐显现了出来。

住友电气工业公司超导产品开发部长林和彦说:“电缆性能已经达到了实用水平。”在超导电缆的量产化技术上面,日本企业位于世界最前列。

而住友电气工业则是日本企业之中的先锋。2003年,该公司在全世界率先成功实现了高温超导电缆材料的量产化。向国内外众多超导输电实验供应使用铋制作的线材和电缆。

另一方面,古河电气工业公司和藤仓公司等其他日本电线企业开发的则是钇系电缆。有看法认为,钇系电缆银的用量少,在成本方面有利,但就量产化技术而言,铋系一马当先,距离实用化最近。

超导电缆虽说有助于节能,但并非万能。

超导电缆的电阻的确为零,但维持超导状态需要在液氮的循环过程中对其进行不断冷却,这就需要使用冷冻机和泵。而冷冻机和泵会耗电,因此,严格来说,输电损耗并不为零。

目前,电力损耗大的远程输电、向用电规模大的大型设施的输电估计会是超导输电的主要用途。今后,随着高效率冷冻机的开发,应用范围将一举得到扩大。

另外,对于上面介绍的铁路与数据中心的事例,直流输电是一个重点。超导输电要与直流输电网相结合才能发挥出真正的价值。山口教授说:“直流的损耗远低于交流。”

交流超导电缆采用一根管中通入3条芯线的构造。因为线材间相互影响,所以会产生名为“交流损耗”的电力损耗。而直流则没有这种损耗。况且,直流电缆只需1条芯线,粗细可以小于交流,具备冷却成本低的特点。

但是现有的输电网以交流为主。直流接入电网需要变电设备。

但在今后,直流有可能得到推广。现在,铁路已经率先开展了直流化。日本全国的普通铁路(JR、民营铁路)约70%的电化区间已经实现了直流化,新线路也基本采用直流系统。

在大量用电的数据中心,直流化预计也将普及。

SAKURA Internet公司社长田中邦裕说:“直流输电效率高,而且有望降低初期成本。今后,我们将不断增加直流设备。”

(责编:值班编辑、庄红韬)

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