文章|观察今言史

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自国家电网成立以来，技术人员一直在努力减少电力输送过程中的损耗。

中国于2009年1月6日建立了第一个特高压输电工程。从那以后，特高压就成了我们翻越世界电网高峰的一块敲门砖。

不过就在六月二十六日，美国媒体报道了一家美国公司的最新研究成果。该公司将传统理论上的超导输电功率提高了5到10倍，而且占地面积大大减小，属于“跨时代”意义的发明。

所以这个“超导输电”真的有那么神奇吗？

特殊的超导输电系统

什么是超导输电系统？简而言之，它能使电力在输送过程中减少损耗。

初中学过物理，电路中的电能损耗与电路中的电阻有关。，因此，要减少电能损耗只有两种。

首先，减少线路中的输送电流，以减少线路阻抗，从而减少损耗。这就是国内发展较为成熟的特高压原理。二是采用新型抗阻材料。

这两点说起来很容易，但是在复杂的电网系统中使用它们并非一蹴而就。

目前我国正在使用的特高压输电原理是利用它。直径较大的导线通过同一电流进行传输，降低电阻，从而达到减少线路损耗的效果。

由于横截面增大，因此必须在电路两端施加更大的电压，工程量增加，但效益也随之提高。

通过这种方式，我们可以在更远的地方建造大型发电站，而无需考虑传输过程中的损失。同时，由于电压增大，还可将大容量的电能输送到较远的地区。

但是缺点是对设备的要求比较高，另外在操作过程中也比较考验技术，如果稍有疏忽就很大。易产生安全风险。

超导输电不需要考虑这些风险。起初，超导输电使用更少阻抗的新材料来减少损耗。后来，经过科学家的研究，人们发现利用制冷剂作为冷却源，利用高温超导变压器改变冷却位置，从而增加超导材料的临界电流值，从而减少额外的电能损耗。

根据中国科学院电工研究所的资料，20世纪60年代早在20世纪60，国际上研究了这种超导技术在电力领域的应用。当时，美国和日本投入了大量的人力物力，但最终没有制造出有效的实验产品。

2004年，在政府的帮助下，日本一家电力机构生产了一种500米长、77kV/1kA的单芯高温超导电缆。与此同时，中国和韩国也进一步研究了超导材料。

然而，在研究过程中，科学家发现限流装置被用作超导故障限制器。在实际工作中，由于反应速度过快，正常运行确实可以减少损耗，但如果超载10%，绝缘层可能会损坏。

后来，中国科学院对超导材料进行了深入研究，最终开发出了中国第一台。三相高温超导变压器，用于新疆某电工公司的车间供电。

显然，超导输电系统听起来很先进，理论上确实可行。然而，由于超导材料的研发仍然不足，尽管许多国家已经制作了示范样机，但它们从未正式投入使用。

而且美国这次声称自己开发了一种新的超导输电技术，并且计划在2026年大规模建立试点，这真的可行吗？

美国的新发明是否可靠？

这次被美国媒体报道的公司名称VEIR，它是由麻省理工学院的两位校友共同创办的一家创业公司。据说他们公司开发的这种新技术，原理上可以提高超导电缆的传输速度5到10倍。

之所以有如此大的提升，是因为这家公司开发了一种新的冷却系统，上述限制装置可承载高达400兆瓦的电力。

更重要的是，美国公司的科研突破不仅仅是承载能力，更重要的是，他们用新的可再生复合电网说服了许多社区和监管部门。

由于西方国家追求的低碳原则，以及电网的大规模更换，必然会给美国人民带来一些经济压力和心理负担。因此，VEIR在推广自己的新技术之前，提前派人宣传了一些反对声音最高的州，确实考虑得很全面。

他们还表示，大规模大规模建设大功率输电设施需要很长时间，很多人害怕自己迫不及待地想放弃。因此，新的超导输电技术不仅弥补了许多电力传输的不足，而且简化了许多建设电网的过程。

对于VEIR使用了哪些技术来使其超导输电如此全面，目前从美媒的报道中找不到太多其它信息。

但正如他们所说，如今，美国许多大型科技公司的电力需求确实非常迫切，随着低碳、清洁能源的发展和人工智能的普及，美国的电力需求也在逐年增加。

上个月，美国能源部长还透露，拜登政府正在与美国一些主要科技公司进行谈判，并尽最大努力满足他们的输电系统升级要求。

如果VEIR公司开发的新兴技术能够在此基础上大规模普及，那么对美国来说也是一大帮助。

然而，在这个过程中，唯一的疑问是，美国媒体对超导输电新技术的披露太少，关于美国科技公司缺电的报道太多。在2026年大规模试点之前，人们很难相信这项技术的可靠性。

相比之下，中国的特高压是一项切实可行的电力建设，并已开始大规模推广。

2004年底提出的战略思路，2009年已经通过测试并投入运行，中国如此迅速的速度实在令人惊叹。

而且美国这种新型的超导输电系统，我们只能拭目以待到2026年。

参考资料：

在金融界，美国大型科技公司迫切需要更多的电力，政府批准输电升级计划-2024-07-03

超导电技术的新进展及其未来发展思考-2005-10-15· 林良真，中国科学院电工研究所 肖立业

MIT spinoff’s suPErconducting cables PRomise 10x power, reduced footprint——2024-06-26·interesting engineering