文 | 青茶

前言

最近，美国能源部宣布，2026年将在芝加哥启动，全球首个商业化超导输电试点项目，采用“高温超导”技术！

这意味着电力传输可能进入“零损耗时代”，效率直线飙升！

与此同时，中国的特高压输电技术也成了全球焦点。

中国的特高压输电技术会被超导技术取代吗？

超导输电的潜力

超导输电技术的核心优势在于其“零电阻”特性，即当超导材料被冷却到极低温度时，其电阻几乎降为零，电流流动过程中不会产生任何能量损失。

传统的电力输送，尤其是长距离输电时，电流会因电阻产生热量，从而导致电能损耗。

这个损耗比例即使在最先进的特高压电网中，也依然存在3%-5%左右。

虽然这一损耗看似不高，但考虑到电力传输的巨大规模，实际上浪费了大量的资源。

而超导输电的优势，正是在于其能够通过低温环境实现电力的无损传输。

最常见的高温超导材料，可以在零下196摄氏度的液氮冷却条件下保持超导特性。

虽然这一温度依然相当低，但与传统的超导材料相比，已大大降低了冷却成本，使得超导技术走向了实际应用的可能性。

中国在超导输电技术上的研究和应用也走在世界前列。

上海的超导输电示范工程便是一个典型例子。

该项目投运于2021年底，全长1.2公里，使用35千伏的超导电缆，至今已经成功输送了近3亿度电，且连续运行超过600天，完全没有出现过大规模故障。

这条超导电缆的输送能力相当于4-6条传统电缆，电力损耗几乎为零，效果堪称出色！

这条示范线路使用的高温超导材料完全是中国自主研发的，技术水平已经达到国际领先水平。

尽管如此，该项目仍面临着成本和运营维护的挑战，特别是在超导材料的成本、冷却系统的运行以及液氮的消耗等方面。

超导输电在理论上看起来非常理想，但其大规模应用仍然面临巨大的成本压力。

超导材料本身比传统的铜线或铝线要贵得多。

除此之外，为了确保超导体在低温下稳定工作，还需要大量的冷却设备，尤其是液氮的生产、运输和储存，这些都会增加巨大的运营成本。

液氮的消耗量也不容忽视——一条几千公里的超导输电线路，可能需要持续不断地注入液氮，这意味着系统的运营和维护成本可能会超过传统电力输送的损耗成本。

超导输电系统的稳定性和维护难度也是一大挑战。

如果冷却系统出现故障或液氮泄漏，整条线路可能会面临停运的风险，这对于电力系统的安全性来说，是一个非常严峻的考验。

相比之下，传统的电力系统即便发生故障，修复起来相对较为简单。

特高压技术的优势

特高压（UHV）技术，顾名思义，是指电压达到800千伏及以上的高压电力输送技术。

中国在特高压技术的研究和应用上取得了显著进展，尤其是在长距离、大容量输电方面，特高压技术展现出了巨大的优势。

通过使用极高电压的输电线路，可以显著降低输电过程中的电能损耗，尤其是在大规模的区域电网建设中，特高压的优势尤为突出。

特高压技术能够有效地实现跨省、跨区域的电力调度与输送，尤其是在将西北地区的风电、光伏电力输送到东部沿海地区时，特高压的优势得到了充分发挥。

通过特高压电网，远离负荷中心的可再生能源，能够更高效地传输到需求量大的城市，减少了传统电力传输中的损耗，并提升了电网的稳定性。

特高压技术的另一个重要优势是其技术成熟性和系统稳定性。

近年来，中国在特高压电网的建设上已投入大量资金，多个跨省特高压工程已经顺利完成并投入使用。

中国的“西电东送”项目便是通过特高压技术，将西北的水电、风电和太阳能电力成功输送至东部负荷中心，这一系列成就显示出特高压技术已经非常成熟，具备了大规模、高稳定性的输电能力。

相较于超导输电，特高压电网的建设更具实用性，尤其在广阔的地理范围内，能够稳定运行且维护难度相对较小。

虽然特高压在长距离输电中的损耗约为3%-5%，但这一损耗在可接受范围内，且其相对低廉的成本，使得它在全球范围内仍是最具竞争力的电力传输方案。

尽管特高压技术已经十分成熟，但随着电力需求的不断增长，现有的特高压电网仍面临一些挑战。

随着设备老化和网络负荷的增大，如何确保电网在高负荷下仍能稳定运行，成为了一个不可忽视的问题。

特高压线路的建设和维护成本相对较高，尤其是在复杂地理条件下，建设成本更是居高不下。

因此，特高压技术仍需要在设备优化、成本控制等方面进行持续创新，才能适应未来更为复杂的电力输送需求。

两种技术的未来

根据国际能源署的预估，到2040年，全球将需要新增或替换约8000万公里的电网线路。

这一需求无论是在传统电网建设，还是在超导电网开发方面，都意味着巨大的市场空间。

因此，超导输电和特高压电网并不是竞争关系，而是各自服务于不同的应用场景，发挥各自的优势。

特高压技术适合于大规模的远距离输电，尤其是在地区之间电力传输的场合。

而超导输电更适用于城市等短距离、高密度的电网建设，能够提高城市电力输送的效率和稳定性。

两者可以在未来的电网系统中实现互补，共同推动电力传输技术的进步。

虽然超导输电在技术上看似拥有无可比拟的优势，但要真正实现大规模应用，还需要在材料、冷却系统、成本等方面取得重大突破。

核聚变研究的进展可能会为超导材料带来降成本的机会，但具体何时能够实现，还需要依赖进一步的技术研发和产业化进程。

相对而言，特高压技术的发展路径较为明确，尤其是在大容量输电、跨区域电力调度等方面，特高压仍然占据着无可替代的地位。

随着科技的不断进步，特高压技术的传输效率和稳定性也有望得到进一步提升。

共存共赢未来，超导输电和特高压技术，将各自为电力传输领域带来不同的贡献。

随着两种技术的不断进步，我们有理由相信，二者将在全球电网中共存，推动更加高效、环保、稳定的电力传输系统的建立。

结语

超导输电技术的出现，为全球电力传输提供了全新的可能，而中国的特高压电网技术已在全球范围内占据领先地位。

无论是超导输电还是特高压电网，它们都将在未来的电力系统中发挥重要作用，满足不同地域和需求的电力传输挑战。

通过技术创新和持续的工程验证，这两种技术将在未来共存并互为补充，共同推动全球能源的高效利用。