它既能輸電,又能送氣,叫高溫超導電纜。
您可能要問了,電和氣完全是不同形態(tài)的,怎么一起輸送?這就要用到世界上最先進的電力和液化天然氣(LNG)混輸技術(shù)了。
電力與LNG混輸輸送液化天然氣時,需先對天然氣進行超低溫液化處理,輸送管道環(huán)境具有低溫且恒定的條件。電力專家設(shè)想,利用這一條件,如果在管道內(nèi)同時輸送電力,豈不是一舉兩得?
中國電力專家把這一設(shè)想變成了現(xiàn)實!
“運行電壓±100千伏,運行電流1000安培,液化天然氣輸送流量每分鐘100升。”近日,在位于河北省霸州市的國家電網(wǎng)公司特高壓桿塔試驗基地,由中國電科院牽頭的世界首個電力與液化天然氣(LNG)混輸超導直流能源管道樣機完成24小時滿負荷運行試驗。
此前,電力和LNG混輸技術(shù)尚處于概念設(shè)計階段。
此次完成的試驗具有開創(chuàng)性意義。
“電力和LNG混輸?shù)墓こ袒瘧茫夹g(shù)上已經(jīng)沒有不可克服的障礙了。”8月6日,中國電力科學研究院儲能與電工所超導室主任張宏杰表示。
在本項目之前,國際上高溫超導直流電纜的最高電壓等級為韓國的80千伏。
而本項目的系統(tǒng)運行電壓為±100千伏,為國際最高。
超導電纜長啥樣?
超導電纜系統(tǒng)主要由外護套、杜瓦管、液氮、超導電纜芯和低溫制冷機構(gòu)成。
超導電纜系統(tǒng)的外護套跟常規(guī)電纜外護套一樣。
外護套內(nèi)是雙層不銹鋼材質(zhì)的高真空絕熱杜瓦管。
液氮在杜瓦管道內(nèi)流動。
超導電纜芯浸泡在液氮中。
低溫制冷機作為系統(tǒng)輔機推動液氮循環(huán)并為整個系統(tǒng)制冷。
超導電纜輸電有啥好處?
高溫超導電纜具有載流大、損耗小等特點。
在相同電壓等級下,超導電纜輸電、通流能力和傳輸容量可以達到常規(guī)輸電線路的5~10倍,考慮低溫制冷系統(tǒng)功耗后,系統(tǒng)總損耗僅為常規(guī)線路線損的1/3左右。
難在哪里?
高溫超導輸電難在溫度控制和保障運行安全上。
超導電纜需要在零下196攝氏度以下的低溫環(huán)境中(通常以液氮為制冷劑),才能正常工作。
按照目前低溫制冷機的性能,幾公里就要有一座制冷站。
張宏杰介紹,采用液氮冷卻的高溫超導電纜發(fā)展至今已有20多年,但由于目前超導材料價格仍然較高,制冷等輔機費用占比較大,一定程度上制約了這一技術(shù)實用化的進程。
對能源管道而言,當出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)短路、電纜絕緣擊穿或LNG泄漏等極端情況時,如何確保能源管道安全可靠運行,是必須解決的問題,也是未來工程應用中大家關(guān)注的重點。
中國電科院儲能所副總工程師、該項目負責人丘明說,研究人員開展了LNG混合工質(zhì)的絕緣和安全特性研究,提出了安全應對和防御策略,確保超導能源管道的安全運行。
應用前景廣闊天然氣作為清潔能源近幾年得到快速發(fā)展。
作為一種全新的能源配置與輸送方式,超導能源管道實現(xiàn)電力―液態(tài)燃料的一體化輸送,綜合能源輸送效率高。
“高溫超導輸電項目在新型電力系統(tǒng),如海上風電送出、港口岸電等場景將有廣闊的應用前景。”張宏杰說。