對于超導的第一印象,許多人還停留在中小學物理課本上:超低溫的環境中,材料能實現零電阻。可這個神奇的技術,要大規模應用到電網建設,似乎還很遙遠。
夢想能否在上海實現?記者日前采訪獲悉,隨著國內外對于超導材料研究的加速,上海第二代高溫超導材料攻關正進入關鍵期,若能形成技術突破,有望追趕國際先進水平,推動超導材料在智能電網、發電機組、磁浮列車、雷達和遙感等多個領域實現產業化應用,從而打開藍海市場。
在上海超導公司、上創超導公司等近兩年新成立的超導帶材產業攻關基地,記者領略了第二代高溫超導材料的“神奇”——它不像傳統電纜那么粗壯笨重,核心傳導層薄如蟬翼,輕若鴻毛。1000米的超導帶材,就像皮尺一樣,可盤卷起來,一個人就可以輕松拿起,更關鍵的是,它的輸電能力比同尺寸銅導線高出百倍。
上海超導公司首席科學家李貽杰教授告訴記者,“高溫超導”的概念,并非老百姓心目中的日常“高溫”,而是指相對于零下270攝氏度的低溫超導而言,高溫超導能在零下196攝氏度(77K)實現零電阻,由于實現零下196攝氏度低溫環境的成本大幅降低,因此顯露出廣闊的市場空間。
以電網改造為例,2008年全國社會用電總量近35000億度,按目前中國輸電損耗率為8%—9%計算,中國每年損耗高達3000億度,相當于3個投資在1200億元以上的核電站總發電量。而上海市用電量約占全國的3.6%,每年損耗將達到112億度電,折合人民幣100多億元。可以想象,如果使用超導電纜來替代傳統的高壓輸電線,節省的費用將會十分驚人。據了解,在美國,超導電網的改造已經開始,2008年4月,美國紐約長島的世界上第一條商業化高溫超導電纜投入運行。上海近年來也在示范應用上加大力度,上海電纜研究所于2011年組織了多家單位開展超導電纜示范工程項目的建設,在超導電纜成果轉化方面向前邁出了堅實的一步。
當然,讓超導材料邁過產業化門檻的過程并不簡單,國內外技術競爭也日益激烈。市經信委總工程師馬靜表示,上海正處于從小試到中試放大的階段,由一批海歸科學家和高校教授領銜,與社會資本相結合,分別按照“物理法”、“化學法”不同的技術路線進行產業化攻關,力爭“抄小路”趕超國內外同行。“雖然長期來看,大規模商業化應用還要經歷較長過程,但突破產業化生產這一步若實現領先,對整個智能電網產業發展的意義是非常深遠的”。
超導攻關每一步向前,都不容易。李貽杰介紹,依托上海交大的科研團隊,經過潛心研究公關,上海超導公司已實現基帶國產化目標,并于去年10月用實驗室小型裝置在自制基帶上制備出150米長、能傳輸500安培的高溫超導帶材,目前公司已完成公里級生產線500平方米潔凈廠房建設,首條生產線一半基于自主裝備,公里級帶材生產線已經投產,有望年底推出產品。明年生產線擴建后,將實現年產帶材300千米。上海超導公司副總經理洪智勇表示,在大規模應用于電網建設之前,高溫超導也能夠在多個領域得到應用,充分“試水”商業化。例如,公司已開始研發超導感應加熱器,可在冶金領域對銅鋁的物質加熱,由于超導體的零電阻特性,其效率可以達到90%以上,遠遠超出常規感應加熱設備50%的效率,這一設備有望在近期推向市場。
作為上海浦江學者之一,從海外歸來的上創超導公司副總經理兼技術總監蔡傳兵教授表示,第二代超導帶材就技術而言,中國與國外的差距并不算大,上海的大學目前已經形成12項自主知識產權成果,并自主研發國內首臺化學動態涂層系統,利用自主設計的連續化動態沉積系統,走通了第二代高溫超導帶材的低成本技術路線。“讓我們有信心的是,上海有著雄厚的超導上下游工業基礎。在上游,我們與金山格林賽公司、上海化工研究院等合作,持續降低原材料成本;在下游,我們與包括上海電纜研究所、上海電纜廠、上海電機廠等合作,不斷推動新技術在下游領域的應用。大家一起努力,盡快形成上海超導研究的產業鏈集群。”
盡管成立時間只有兩三年,技術路線不一,但在上海超導公司和上創超導公司,記者都看到了精干而高效率的研發隊伍,科研人員的比率均達到70%—80%,海歸學者領銜、高校專家助陣、中青年學者擔當骨干的層次明晰的研發隊伍干勁十足,不分晝夜加快攻關,產業鏈下游的應用企業也整裝待發,一個全新的產業鏈集群雛形開始在上海出現。