日本率先量產(chǎn)電纜

北海道石狩市也在推進(jìn)使用超導(dǎo)電纜的輸電項(xiàng)目。

地點(diǎn)是石狩灣新港地區(qū)。按照項(xiàng)目的計(jì)劃，太陽能電池板生產(chǎn)的電能將以直流電的形式，經(jīng)由500m長的超導(dǎo)電纜，輸送到SAKURA Internet的石狩數(shù)據(jù)中心。輸電預(yù)定在2年內(nèi)開始。2014年以后，該市將重新鋪設(shè)2km長的電纜，對遠(yuǎn)程輸電的電力損耗和維護(hù)費(fèi)用等進(jìn)行驗(yàn)證。

北海道石狩市開展的產(chǎn)學(xué)官合作超導(dǎo)輸電項(xiàng)目。日本2012年度的補(bǔ)充預(yù)算劃撥了25億日元。

數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行著大量的服務(wù)器，而且需要冷卻，因此電力需求龐大。高效利用電能有助于大幅壓縮運(yùn)行成本。

這一次，借助寒冷的氣候與直流化的效果，石狩數(shù)據(jù)中心的耗電量減少到了以往的一半以下。對于實(shí)驗(yàn)的意義，在該項(xiàng)目中發(fā)揮核心作用的中部大學(xué)超導(dǎo)及可持續(xù)能源研究中心教授山口作太郎說：“通過結(jié)合超導(dǎo)輸電，可以高效利用太陽能發(fā)電�！�

人類發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象要追溯到100多年前的1911年。但當(dāng)初發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體必須在溫度降至絕對零度（-273.15度）附近的時(shí)候，才能達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)。冷卻需要使用昂貴的液氦，難以應(yīng)用于輸電。

但是，隨著在較高溫度下就能達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)的“高溫超導(dǎo)體”于1986年開發(fā)成功，超導(dǎo)電纜的研發(fā)日漸興盛。

高溫超導(dǎo)包括不少種類。比方說，使用稀有金屬鉍的超導(dǎo)是在-160度左右達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)。使用稀土釔、在-180度也可達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)的超導(dǎo)材料也已經(jīng)開發(fā)成功。

冷卻這些超導(dǎo)體可以使用溫度比液氦高，但價(jià)格便宜許多，而且容易保存的液氮。因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)體能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定利用，所以商業(yè)利用的價(jià)值也逐漸顯現(xiàn)了出來。

住友電氣工業(yè)公司超導(dǎo)產(chǎn)品開發(fā)部長林和彥說：“電纜性能已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用水平�！痹诔瑢�(dǎo)電纜的量產(chǎn)化技術(shù)上面，日本企業(yè)位于世界最前列。

而住友電氣工業(yè)則是日本企業(yè)之中的先鋒。2003年，該公司在全世界率先成功實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)電纜材料的量產(chǎn)化。向國內(nèi)外眾多超導(dǎo)輸電實(shí)驗(yàn)供應(yīng)使用鉍制作的線材和電纜。

另一方面，古河電氣工業(yè)公司和藤倉公司等其他日本電線企業(yè)開發(fā)的則是釔系電纜。有看法認(rèn)為，釔系電纜銀的用量少，在成本方面有利，但就量產(chǎn)化技術(shù)而言，鉍系一馬當(dāng)先，距離實(shí)用化最近。

超導(dǎo)電纜雖說有助于節(jié)能，但并非萬能。

超導(dǎo)電纜的電阻的確為零，但維持超導(dǎo)狀態(tài)需要在液氮的循環(huán)過程中對其進(jìn)行不斷冷卻，這就需要使用冷凍機(jī)和泵。而冷凍機(jī)和泵會(huì)耗電，因此，嚴(yán)格來說，輸電損耗并不為零。

目前，電力損耗大的遠(yuǎn)程輸電、向用電規(guī)模大的大型設(shè)施的輸電估計(jì)會(huì)是超導(dǎo)輸電的主要用途。今后，隨著高效率冷凍機(jī)的開發(fā)，應(yīng)用范圍將一舉得到擴(kuò)大。

另外，對于上面介紹的鐵路與數(shù)據(jù)中心的事例，直流輸電是一個(gè)重點(diǎn)。超導(dǎo)輸電要與直流輸電網(wǎng)相結(jié)合才能發(fā)揮出真正的價(jià)值。山口教授說：“直流的損耗遠(yuǎn)低于交流�！�

交流超導(dǎo)電纜采用一根管中通入3條芯線的構(gòu)造。因?yàn)榫�材間相互影響，所以會(huì)產(chǎn)生名為“交流損耗”的電力損耗。而直流則沒有這種損耗。況且，直流電纜只需1條芯線，粗細(xì)可以小于交流，具備冷卻成本低的特點(diǎn)。

但是現(xiàn)有的輸電網(wǎng)以交流為主。直流接入電網(wǎng)需要變電設(shè)備。

但在今后，直流有可能得到推廣�，F(xiàn)在，鐵路已經(jīng)率先開展了直流化。日本全國的普通鐵路（JR、民營鐵路）約70％的電化區(qū)間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直流化，新線路也基本采用直流系統(tǒng)。

在大量用電的數(shù)據(jù)中心，直流化預(yù)計(jì)也將普及。

SAKURA Internet公司社長田中邦裕說：“直流輸電效率高，而且有望降低初期成本。今后，我們將不斷增加直流設(shè)備。”