全面变革世界能源格局,中国正走在最前沿!

文章分类:第二课堂 发布时间:2022-07-25 原文作者:xhgsb.com 阅读( )

 

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  新华商学,中国企业家实战教育品牌。融汇哈佛、牛津、多伦多大学等国际顶尖名校优秀教育资源与人脉,为中国企业家开阔全球视野、把握时代发展脉搏。

 

  近年来,全球范围内特大型城市中心区供电均面临挑战,城市中心区负荷需求持续增长、能耗“双降”要求逐年增强、城市走廊饱和、电网建设用地难等问题逐年暴露。

 

  还记得去年8月中下旬以来一些省份限产、限电的问题凸显,给企业的正常生产、经营带来困扰。东北地区部分区域甚至因电力供应短缺,出现居民用电突然被拉闸限电的情况,交通红绿灯、居民楼电梯停运,民众生活受到影响。

 

  满天的架空线,拥挤的地下电缆使城市的电力增容已变得十分困难,如何让密集城市的能源供给更高效?

 

  

 

  根据“中国制造2025”国家战略计划,体积小、损耗低、容量大的超导电缆等相关材料作为支撑电力装备的关键要素之一,将发挥巨大作用。

 

  2021年9月28日,我国首条自主研制新型超导电缆在深圳投入使用。这是全球首个应用于超大型城市中心区的超导电缆,成功标志着我国已全面掌握新型超导电缆设计、制造、建设的关键核心技术。

 

  据了解,该条新型超导电缆直径仅17.5厘米、长400米,输电容量高达43兆伏安,相当于可同时满足4列时速350公里高铁的用电需求,实现以5倍于常规电缆的输电能力,为粤港澳大湾区第一高楼——深圳平安金融中心带来高可靠性供电。

 

  

 

  高温超导输电技术被誉为下一代电力传输战略性技术,具有线损低、传输容量大、走廊占地小、环境友好等优点。该技术发挥超导材料的导电特性,让电力在低压输送过程中的损耗几乎为零。超导电缆传输容量远大于常规电缆,一条10千伏三相同轴高温超导交流电缆的电能输送能力比一条常规110千伏电缆还大,但输电损耗仅是常规电缆的1/4到1/5,非常适用于高负荷密度区域供电。

 

 

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  什么是超导?

 

 

  我们平常所能见到的导电材料,比如金属材料等,不管怎么想方设法降低电阻率,电阻率都不可能为零。那么当电流很大或者输电线路很长时,总有很大一部分电能会损耗在导线上。

 

 

  

 

 

  早在1911年,荷兰物理学家昂尼斯(H.K.Ohnes)发现利用液氮把汞冷却到4.2K左右时,水银的电阻率突然由正常的剩余电阻率值减少到接近零。昂内斯认为汞的电阻已经降到了0,这是人类首次发现超导效应。

 

  之后,科学家不断地发现新的超导材料,比如铜氧化物超导体,铁基超导体等,也发展出多种理论来解释超导现象形成的原理。简而言之,超导体在温度低于临界温度时,电阻率会变为0,并出现完全抗磁性。

 

  接下来我们看图说话⬇⬇⬇⬇

 

  

 

  由图可知,随着温度逐渐降低,样品电阻逐渐降低,到达起始转变点后,电阻迅速降低,达到零电阻温度时电阻完全变为0.

 

 

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  超前部署:深耕超导产业

 

 

  超导技术因其具备零电阻、完全抗磁性、传输热量损失小等特点,被誉为21世纪具有重大经济影响意义的战略新兴技术,吸引了美国、日本、德国、英国以及俄罗斯等海外国家加快布局和创新,掀起一波又一波的超导产业发展高潮。

 

  随着全球超导技术的不断研发,以及超导在各个领域的应用规模不断扩大,全球超导行业已然进入火热年代。其中,超导材料是超导应用的基础,所以是最先产业化的部分,也是未来最具确定性的领域。

 

  全球超导材料的市场规模近年来保持平稳增长,2018年全球全球超导材料市场规模为61.51亿欧元,同比增长6.1%。据中商产业研究院的数据,2021年全球超导材料市场规模约为67.8亿欧元。而根据超导材料的临界温度,可将超导材料分为低温超导材料和高温超导材料。

 

  

数据来源:Conectus、中商产业研究院整理

 

  目前,全球能生产二代高温超导材料的企业有15家,中国仅有三家,其中一家就是位于苏州的东部超导科技(苏州)有限公司(简称“东部超导)。

 

  东部超导是中国最大的电线电缆企业之一永鼎股份的全资子公司。超导产业是永鼎股份战略性长期发展方向之一,也是永鼎股份坚持了十多年的基础科学领域的重要创新研发项目。

 

  早在上世纪七八十年代,与部分海外国家相比,我国的超导产业尚处在萌芽期,一方面技术人才匮乏,没有形成深厚的技术积淀,另一方面,超导技术产品体系不够完善,应用水平有待提升。

 

  “不谋万世者,不足以谋一时,不谋全局者,不足以谋一域”。

 

  面对我国超导产业的诸多落后和痛点,永鼎基于对超导技术在发电、输电和储能、磁悬浮列车、热核聚变反应堆以及超导计算机、超导天线等领域有着广阔应用前景的深刻认识。

 

  急国家之所急,决心抢下先手棋,进行超前部署,并将“超导材料”立定为公司长远发展的支柱性产业,迈出关键性的一步。

  

 

  近年来,东部超导在超导领域屡创佳绩,将超导材料及相关产业项目做得风生水起,同时获得无数荣誉和口碑,为我国超导产业领先世界作出卓越贡献。目前公司研制的高强磁场带材的市场覆盖率位居国内同业前列。

 

  同时,永鼎在超导材料产业领域已经获得一系列进展。专利方面,截止目前,永鼎已申请专利122项,其中发明专利74项,实用新型专利47项;授权专利78项,其中发明专利31项,实用新型专利46项。公司非公开核心技术机密8项。

 

  超导产业链方面,永鼎在超导材料、设备、检测等方面建立了具有完全自主知识产权的完整的生产线,形成了国内一流、国际领先的生产工艺,永鼎打造了超导供应链“闭环”,稳步构建庞大的产品供应链体系,技术涵盖超导材料、绕制超导电缆、中间接头技术、电缆终端研制、制冷系统设计、运行测控系统,拥有全面系统地解决超导电缆产业化的关键技术和丰富的工程化经验。

 

  

 

  “世界超导看中国,中国首推长三角”。永鼎股份作为国内主要从事高温超导带材研制及其应用技术发展的企业之一,在国内外超导行业里,目前已经成为唯一一家同时具备超导材料制备、超导应用研制(东部超导)、国家认可超导检测机构的三项专业资格和能力的企业。

 

 

  3

  实现碳中和任重而道远

  高温超导引领工业节能减排

 

 

  联合国气候变化框架公约(UNFCCC)秘书处2019年9月报告显示,目前全球已有60个国家承诺到2050年甚至更早实现零碳排放。为促进全球实现碳中和,建立“碳关税”、“碳排放权”等调节机制逐渐成为共识,这会对全球贸易产生广泛而深远的影响。

 

  特别是对一些高能耗高排放产业,例如金属冶炼、化工等,市场会更加关注企业ESG达标情况,推动企业生产运营成本上行,碳中和政策下可能迎来新一轮供给侧改革。各国碳关税可能会先行实施在这些产业中,颠覆现有产业格局。碳中和背景下,新能源、光伏行业预计将持续维持高景气度,而环保、节能领域有望迎来重大发展契机。

 

 
 

 

  以往,中国约50%的碳排放由电力和热力生产部门贡献。各行业中,钢铁行业、化学原料制造业等行业高能耗、高碳排放,贡献占比近30%。由于钢铁行业体量大和工艺流程的特殊性,碳排放总量控制的压力十分巨大。

 

  从全球平均吨钢碳排放的变化来看,近年来并未出现突破性进展,钢铁行业的脱碳进程缓慢而艰难。而另一高能耗高排放行业电解铝,新增产能难落地、生产成本上升预计将在碳中和时代成为长期困扰行业的难题。

 

  在金属加工领域,传统感应加热方式在加热铝、铜等金属时加热效率较低,能耗较大。而一台兆瓦级加热炉如果采用超导直流感应技术,可以将铝挤压的加热成本降低一半,同时大幅减少二氧化碳、氮氧化物排放量。

 

  当前我国铝型材产能占世界总量的一半,仅国内铝挤压行业存量可替代大型加热设备已有超过4000台,折合产值约人民币600亿。若采用超导直流感应新技术进行节能改造,其节能降耗空间非常巨大。

 

  

  中国首台高温超导高速磁浮列车

 

  除了金属感应加热,高温超导技术对实现碳中和的贡献体现在方方面面。

 

  高温超导磁悬浮列车设计时速可达每小时620公里,且具有维护成本低、安全性高、环境污染少等特点;

 

  运用高温超导技术的单晶硅生长炉可实现大尺寸单晶硅生长,进一步促进光伏产业发展。

 

  超导应用的普及将引领碳中和新时代,全面变革世界能源格局。

 

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