一直以来科学家们都在积极探索超导材料的研制工作，最近传来好消息：由国家电网在上海兴建的国内首条35千伏公里级高温超导电缆示范工程，正式启动了电缆试拉试验环节并获得了成功。

这次实验收集了在复杂环境下高温超导电缆敷设时的牵引力、侧压力等关键数据，针对这次第一批获得的实验数据的进行分析，证实了施工方案的可行性。成功的将超导电缆从实验室和工程短距离测试走入公里级实施的示范工程。

那么高温超导电缆实施又会有哪些难题？它将会给城市和超导未来产业会面临怎样的发展机遇？

超导材料的研发一直围绕新材料、提高温度、降低压力等方面进行，每一步都要付出巨大努力

“超导现象指电流能够在材料中零电阻运动，通常需要将材料降温到某一临界温度以下才能实现。高温超导，指的是某些材料在相对较高的温度(大于40K，即-.15℃)下就能实现零电阻和完全抗磁性的现象，目前包括铜氧化物高温超导和铁基高温超导两大类材料。”

要实现超导，目前公认的路径是要从新材料研发、提高温度、降低压力等方式来实现。而随着年铜氧化物高温超导体和年铁基超导体的相继发现，虽然将超导的临界温度提升到了K（-℃）以上，但相对而言温度仍然很低，大规模实用化受限。同样在新材料研发、降低压强的探索研究虽然发展非常迅猛，取得了一些成绩，但是距离实际使用还有一段距离。

中国科技大学少年班毕业的“后浪”的代表曹原在“魔角”石墨烯结构中实现莫特绝缘体和超导电性，成功实现了能带半满填充状态下的绝缘体，继而实现1.7K（-.45℃）的超导电性。

专业名词看起来比较拗口，简单的说就是使用新材料在常压低温下实现了超导现象。这是人类第一次在纯碳基二维材料中实现超导电性，对高温超导机理研究乃至量子自旋液体的探索等强关联电子材料中前沿问题有着重要的启示。

而国外某研究团队最近将微量含碳、硫、氢元素的样本放在一个压力仪器中，不断增加压强，合成了一种氢化物，并在万个大气压强下，实现了15℃的常温超导，我们似乎离室温超导又进了一步。

中科院高能物理研究所研究员徐庆金则评论：“这项成果对研究超导机理来说可能具有一定意义，但对于应用来说，材料制备或使用过程中，需要如此高压环境，其难度及经济成本要比获取低温条件高昂得多！理想的实用化超导材料，需要临界温度及压力等都接近自然条件，才能大幅度降低成本、拓展其应用范围。单纯追求临界温度接近室温，但反而需要与低温相比难度及代价更高的极端压力条件，这样的超导材料，没有实际的应用价值。”

将超导运用到实际工程项目，解决配套问题，建立综合技术开发体系为后期技术突破准备

既然新材料和常温都还在研发阶段，仍然还在实验室阶段，那么相对来说温度、压力适合的材料真正使用到实际生活，才是值得提前布局的重要方面。

我们知道超导体具有零电阻和完全抗磁性，可以节约输电过程中的热损耗，甚至在较小的空间内实现强磁场，那么使用它们来传输电力，发展安全高速的磁悬浮列车等。如果能实现贴近我们日常使用场景的高温超导，更或者是室温超导，意味着非常广阔的实际应用。

而这次在上海徐家汇地区示范工程，开启了高温超导电缆输电技术在国内的首次商业化应用。在相对于绝对零度而言的接近零下摄氏度的液氮环境下，建立一个线路总长度约1.2公里示范工程，其核心技术国产化率达%。建成投产后，该项目也将成为世界上输送容量最大、距离最长、全商业化运行的35千伏超导电缆工程。

据悉，最晚10个月后，我国第一根公里级高温超导电缆就将正式挂入上海电网，连接中心城区的两座变电站。这也将是全球范围内首次在超大城市的腹地引入超导电缆，它所承载的电流容量也将会是世界第一。

这个示范工程所用材料属于第二代高温超导体，要在-℃或者更低的温度区间内，才可以表现出零电阻特性。为此，与铺设一般金属电缆不同，超导电缆在布线的同时，还要辅之以冷却手段。这将是超导应用史上的一次重大进步，而早在4年，中国某公司研制的30m长的高温超导35kv电缆在云南普吉变电站并网试运行，为此此项实施积累了经验。

事实上，这并不是上海第一次将超导电缆用于实际。7年前宝钢就曾引入了上海研发的一段约30米的低温超导电缆。正是由于那次试点收获了经验和信心，才使得这次“公里级”高温超导应用水到渠成。

根据规划，电缆将连接徐汇区田林地区的两座变电站，主要采取地下埋设的方式，总长约1.2公里。建成挂网后，将用于35千伏线路，电流在0安培以上，可以取代四根传统电缆。

与早期超导技术相比，上海的高温超导电缆对温度的要求其实不算苛刻——℃，这正是液氮的温度区间，而液氮是一种制备较简单、价格较低廉的冷却介质。在地下铺设超导电缆的同时，上海会配套建设制冷系统，从而让超导线材持续地泡“冷水浴”。

一般来说，35千伏超导电缆相当于传统千伏电缆的输送容量，可以替代4～6条相同电压等级的传统电缆，节省70%的地下管廊空间，大大降低建设成本，十分适合将大容量电能直接输送到城市中心区域。

在这样公里级别高温超导电缆的实际示范使用后，将不断促进相关配套产品开发和应用，提高国产化高温超导电缆的市场份额。

根据相关报告显示，目前超导产业实现应用的几乎全部是低温超导。年全球超导市场规模为50.8亿欧元，其中低温超导市场规模达到50.5亿欧元，占比99.41%；年，在全球超导市场中，低温超导市场规模占比仍超过90%。

这样看来目前约占5%的份额的高温超导市场规模潜力巨大，所以，高温超导技术的研发与应用将是今后电线电缆行业的重要技术积累。更加可喜的是在高温电缆的基础上，我国相关计划中还设立对高温超导输电重大项目进行扶持。

当然还有很多实际问题等待我们去解决，一位热心的网友留言值得和大家分享：

“液氮流量、压力与电缆发热量密切相关，与电缆长度密切相关，与电缆结构密切相关，材料、设计、制造是否有把握？临界电流决定电缆能否安全运行，是否好好算过，有无应对措施？电缆敷设是否能适应复杂的城市环境，是否经过科学评估？冷却系统故障液氮压力会极速上升，是否存在安全问题？”

是的，建立公里级别的高温超导电缆工程，就必须面对这些问题，在实际使用中解决并不断提高综合水平。

总结：

国内首条公里级高温超导电缆示范工程开工，核心技术国产化率%，材料从设计到生产制造完全实现国产化，不但在装备上拥有完全自主知识产权，该示范工程还在全程排管敷设工艺及系统运维稳定性等方面融入创新突破，并在国际上引领多项技术标准制定。这种产业结合模式有力推动了我国超导材料从实验到实用的跨越。

而我们不断创新的电力行业也在一直创造着一个又一个奇迹，那么高温超导技术的实际使用究竟会带来怎样的新格局？对新兴产业发展又有怎样的“黑科技”支撑呢？