冷门研究: 超导电网

2024年《新能源消纳行动计划》将超导输电纳入新型电力系统优先技术目录, 带动2025年相关投资同比增长47%。六部委《超导电力装备2030专项行动计划》提出, 到2030年建成全球最大超导电力应用网络, 覆盖特高压、新能源并网等领域, 市场规模突破2000亿元。

示范项目

1. 城市中心输电标杆项目

全球首条35千伏公里级超导电缆示范工程于2021年在上海投运，线路全长1.2公里，额定输送容量133兆伏安，可替代4回传统电缆，节省70%地下管廊空间。

该工程采用国产REBCO带材，2023年实现满负荷133.6兆伏安运行，刷新全球商用超导输电容量纪录，已稳定为4.9万户居民供电超3年，年减少碳排放14%。

深圳 500 千伏交流超导电缆完成 3 年商业化验证，传输损耗仅为传统电缆的 12%。

2. 柔性直流电网关键突破

南方电网在汕头±160千伏南澳柔直系统中部署全球首台160千伏电阻型超导直流限流器，响应时间0.1毫秒，可将短路电流峰值降低50%，显著提升多端柔直系统故障穿越能力。

该装置采用双层封装REBCO带材，国产化率超 96%，已通过第三方认证并进入批量生产阶段。

3. 跨区域能源互联试点

张北风光储输基地建成 10 兆瓦 / 40 兆焦超导储能系统，调频响应时间缩短至20毫秒，投资回收期降至 4.8年，年减少弃风弃光率12%。

该系统与常规储能协同运行，支撑华北电网消纳可再生能源能力提升15%。

市场方面

商业化落地

电力公司偏好“超导限流器”与“动态无功补偿设备”，2025 年全球超导变压器招标量同比增长 82%，其中海上风电并网项目占比 61%。

联创超导的“超导限流器”完成220kV样机研制，填补国内空白。

上海超导与国家电网合作开发的 10 千伏环形超导电抗器于 2025 年 7 月投运，可提升中心城区电网稳定性，预计 2026 年推广至长三角 10 个城市。

成本下降

高温超导带材价格从 2015 年的 1000 元 / 米降至 2025 年的 120 元 / 米，预计 2030 年降至 50 元 / 米，接近传统电缆单位载流成本。

以上海 35 千伏超导电缆为例，综合成本（材料 + 冷却）已低于传统电缆扩容方案，全生命周期节省电费超 30%。

顶层设计

2025-2030 年：

建成京津冀、长三角、粤港澳三大超导电网示范区，实现 10 个城市核心区超导电缆全覆盖，超导限流器渗透率达 15%。

2030-2040 年：

推动特高压直流超导输电（±800 千伏）商业化，建设 “西电东送” 超导骨干通道，传输损耗降低至 0.5% 以下。

2050 年愿景：

构建全国性超导电网网络，实现风光储氢一体化调度，支撑 “双碳” 目标下能源结构深度转型。

当前瓶颈

长距离传输技术：

100 公里级超导电缆的分布式制冷和失超保护仍需攻关，预计 2027 年实现工程验证。

经济性优化：

超导储能系统初始投资约为锂电池的 2 倍，需通过峰谷套利和辅助服务收益缩短回报周期。

极寒环境适应性：

东北电网试点中，-40℃低温导致冷却系统能效下降 15%，需研发新型绝热材料。

技术与创新

专利布局全球领先

2024年全球超导输变电专利申请量1800 件，中国占比 58%，核心专利围绕失超保护系统(占比 32%)和低温绝缘技术(占比 27%)展开。

模块化设计专利年增长率达 112%，上海超导的 “三色笔” 式超导电缆结构获国际 PCT 认证，成为行业标准参考。

前沿技术突破瓶颈

清华大学研发的 10T 级 REBCO 高温超导磁体通过测试，中心磁场强度较 EAST 装置提升 185%，为 CFETR 聚变堆奠定技术基础。

中国科大团队攻克超导电缆交流损耗抑制技术，将 110 千伏电缆损耗降至 0.1 瓦 / 米，达到国际先进水平。

国际合作深化技术输出

上海超导与欧洲 SuperGrid Institute 合作开发 50 千伏直流分断系统，采用国产带材实现设备尺寸缩小 40%，技术方案被纳入欧盟碳足迹标准认证体系。

永鼎股份向 MIT、能量奇点等机构出口 REBCO 带材，在国际核聚变材料市场占据 25% 份额。

材料与设备

REBCO带材

永鼎股份（东部超导）和上海超导掌握千米级 REBCO带材卷对卷制备技术，2025 年产能分别达 5000公里和 1000公里，良品率超90%，成本较进口产品低40%。

永鼎 HF1200型号产品在20K、20T条件下临界电流达1340A，性能比肩美国 SuperPower，已供货 ITER 二期、中科院 EAST托卡马克等国际项目。

低温材料突破卡脖子环节

西部超导实现 Nb3Sn 超导线材国产化，年产能 100 吨，成本较进口降低 30%，支撑 EAST 装置实现 1.2 亿摄氏度等离子体 101 秒稳态运行。

中铝集团开发的非瓦级超导感应加热装置，能耗较传统设备降低 40%，已应用于高端铝材加工。

联创超导研发的高温超导感应加热设备能效比突破90%，技术水平国内领先。

关键设备自主化率超 95%

上海超导为深圳平安金融中心 10 千伏超导电缆项目提供全部带材，国产化率 100%。

广东电网 500 千伏饱和铁芯型超导限流器核心材料国产替代率从 2017 年的 30% 提升至 2025 年的 85%。

低温制冷系统方面，浙江大学研发的 4.2K 闭循环氦制冷机能效比提升至 0.8W/W，节能40%, 已应用于 HL2M 装置。

$联创光电(SH600363)$

$柔性直流输电(BK0774)$

$特高压(BK0436)$