美國能源部宣布，2026年將在芝加哥地區(qū)啟動全球首個商業(yè)化規(guī)模的超導(dǎo)輸電試點項目，采用的是“高溫超導(dǎo)”技術(shù)。

這一技術(shù)的出現(xiàn)，可能會大大提升電網(wǎng)的效率和穩(wěn)定性，甚至可能改變整個能源傳輸?shù)母窬帧?/p>

特高壓輸電，一度被視為中國的“驕傲”，如今是否會被超導(dǎo)輸電技術(shù)“碾壓”？

超導(dǎo)輸電確實厲害，但沒那么神

說到超導(dǎo)輸電，得先從電力傳輸?shù)睦洗箅y問題說起。咱們平時用電，可能不太關(guān)心電是怎么從發(fā)電廠跑到家里的，但這中間其實損耗挺大的。

簡單來說，電力在輸送過程中就像水流經(jīng)管道一樣，會因為阻力而損失能量。傳統(tǒng)的輸電線路，哪怕是咱們最先進的特高壓技術(shù)，在長距離輸送時損耗率也要達到3-5%。別小看這幾個百分點，全國一年下來損失的電量可以供好幾個中等城市用一年。

超導(dǎo)體就不一樣了，它在特定條件下電阻幾乎為零，理論上能實現(xiàn)無損耗輸電。聽起來是不是很誘人？早在40多年前，1986年科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了"高溫"超導(dǎo)體，只需要在零下196℃的環(huán)境下就能工作。雖然這個"高溫"對咱們來說還是凍成冰棍的節(jié)奏，但用液氮冷卻已經(jīng)可以實現(xiàn)了。

這個溫度有多低呢？咱們冬天最冷的地方也就零下四五十度，而零下196℃差不多是把空氣都能凍成液體的程度。但在超導(dǎo)界，這已經(jīng)算是"室溫"了，因為更早期的超導(dǎo)體需要零下269℃，那幾乎就是絕對零度附近了。

超導(dǎo)輸電的工作原理其實不復(fù)雜：把輸電線做成中空的，里面灌入液氮保持低溫，外面包裹特殊的保溫材料。這樣一來，內(nèi)部的超導(dǎo)材料就能在零電阻狀態(tài)下工作，電流通過時幾乎沒有損耗。

上海的超導(dǎo)輸電示范工程就是個很好的例子。這條1.2公里長的35千伏超導(dǎo)電纜，從2021年底投運到2023年夏天，已經(jīng)穩(wěn)定供電近3億度，連續(xù)安全運行超過600天。一條超導(dǎo)電纜的輸送能力相當(dāng)于4-6條傳統(tǒng)電纜，效果確實不錯。更重要的是，這套系統(tǒng)用的技術(shù)和材料都是咱們自主開發(fā)的，技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先。

但問題來了，為什么這么好的技術(shù)到現(xiàn)在還沒大規(guī)模推廣呢？答案就兩個字：成本。

理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感

超導(dǎo)輸電最大的攔路虎就是成本，咱們先算算材料賬：全球電網(wǎng)線路總長度數(shù)千萬公里，如果要全部換成超導(dǎo)材料，那投入簡直是天文數(shù)字。超導(dǎo)材料本身就比傳統(tǒng)的銅線或鋁線貴得多，更別說還要配套的保溫系統(tǒng)、冷卻設(shè)備等等。

并且這還不是一次性投入，從新疆輸電到上海，幾千公里的線路要一直保持零下196℃的低溫，這就需要源源不斷地往線路里注入液氮。

液氮雖然相對便宜，但架不住用量大啊。幾千公里的輸電線路，每天要消耗多少液氮？這個運維成本算下來，可能比傳統(tǒng)輸電的3-5%損耗成本還要高。而且液氮的生產(chǎn)、運輸、儲存都需要專門的設(shè)備和人員，整個產(chǎn)業(yè)鏈都得重新搭建。

德國埃森的1公里超導(dǎo)線路、美國芝加哥200米的地下超導(dǎo)線路，這些示范項目規(guī)模都很小，就是因為成本和技術(shù)限制。想想看，連1公里都覺得成本高昂，更別說幾千公里的長距離輸電了。

長距離超導(dǎo)輸電面臨的挑戰(zhàn)不只是材料成本，還有系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題。幾千公里的輸電線路，如果某個地方的冷卻系統(tǒng)出故障，或者液氮泄漏了，那整條線路可能都得停擺。傳統(tǒng)電網(wǎng)最怕的就是大面積停電，這種風(fēng)險對電網(wǎng)運營商來說是難以承受的。

還有一個現(xiàn)實問題：維護難度。傳統(tǒng)電網(wǎng)出了故障，電工師傅開個車就能去修，頂多爬個電線桿。但超導(dǎo)電網(wǎng)出問題，得先把液氮系統(tǒng)停掉，等溫度回升，然后才能檢修，修完了還得重新降溫。這一套流程下來，停電時間可能是傳統(tǒng)電網(wǎng)的好幾倍。

美國有想法，中國有實力

美國確實在超導(dǎo)輸電領(lǐng)域有些新想法，而且思路挺有意思的。比如Veir公司提出的"開環(huán)冷卻系統(tǒng)"，就是一個挺有創(chuàng)意的解決方案。

傳統(tǒng)的超導(dǎo)輸電是"閉環(huán)"設(shè)計，液氮在密閉的管道里循環(huán)，不與外界接觸。Veir公司反其道而行之，采用"開環(huán)"設(shè)計：沿著輸電線路每隔一段距離設(shè)置回收站，讓液氮在線路里蒸發(fā)，然后在回收站重新液化循環(huán)使用。

這樣做的好處是提高了冷卻效率，因為液氮蒸發(fā)時會帶走更多熱量。2023年他們在馬薩諸塞州鋪設(shè)了30米長的試驗線路，輸電能力確實提高了5-10倍，看起來效果不錯。

但30米和實際應(yīng)用還差著十萬八千里呢。這種開環(huán)系統(tǒng)看似聰明，實際上讓整個系統(tǒng)變得更復(fù)雜了。每隔一段距離就要建回收站，這些站點的建設(shè)成本、運維成本都不是小數(shù)目。而且系統(tǒng)越復(fù)雜，出故障的概率就越大，這是工程界的鐵律。

相比之下，咱們中國的超導(dǎo)輸電示范工程更接地氣一些。上海那條1.2公里的超導(dǎo)線路不光技術(shù)成熟，關(guān)鍵是走的是穩(wěn)扎穩(wěn)打的路線。先在相對較短的距離內(nèi)驗證技術(shù)可行性，積累運行經(jīng)驗，然后再考慮擴大規(guī)模。這種做法雖然看起來保守，但更符合工程實際。

核聚變研究確實給超導(dǎo)材料帶來了降成本的機會?，F(xiàn)在各國都在搞核聚變實驗，聚變反應(yīng)堆需要超強磁場來約束等離子體，這就需要大量超導(dǎo)材料。美國聯(lián)邦聚變系統(tǒng)等公司都在計劃批量生產(chǎn)超導(dǎo)材料，理論上能讓成本大幅下降。

但這里有個問題：新能源領(lǐng)域現(xiàn)在泡沫不少，很多初創(chuàng)公司光會畫餅充饑，拿著PPT到處融資，真正能落地的技術(shù)還得觀察。前幾年光伏、風(fēng)電領(lǐng)域就有不少這樣的例子，最后能活下來的公司屈指可數(shù)。

共存發(fā)展，而非你死我活

說美國超導(dǎo)輸電要"碾壓"中國特高壓，這話說得太絕對了。實際上，這兩種技術(shù)更可能是互補共存的關(guān)系。

特高壓技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟穩(wěn)定，特別適合遠距離、大容量輸電。從西北的風(fēng)電光伏基地輸送到東部沿海，幾千公里的距離，特高壓的優(yōu)勢明顯。而超導(dǎo)輸電更適合城市電網(wǎng)這種相對短距離、高密度的應(yīng)用場景。

國際能源署預(yù)估，到2040年全球需要新增或替換8000萬公里的電網(wǎng)線路。這么大的蛋糕，足夠兩種技術(shù)各取所需了。關(guān)鍵是看誰能在成本控制和工程可靠性方面率先突破。

從技術(shù)發(fā)展的角度看，中美兩國在超導(dǎo)輸電領(lǐng)域基本處于同一起跑線。美國有一些新想法，但咱們中國有實際的工程經(jīng)驗和技術(shù)自主化優(yōu)勢。即使未來超導(dǎo)技術(shù)真的大規(guī)模推廣，那也是技術(shù)升級換代，而不是被動淘汰。

電力系統(tǒng)向來講究穩(wěn)定第一，任何新技術(shù)的推廣都需要經(jīng)過充分驗證。超導(dǎo)輸電雖然理論優(yōu)勢明顯，但要真正替代成熟的特高壓技術(shù)，還需要在材料成本、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工程可靠性等方面取得實質(zhì)性突破。

所以，與其擔(dān)心被"碾壓"，不如踏踏實實地做好技術(shù)研發(fā)和工程驗證。畢竟，在科技競爭中，真正的實力才是硬道理。