义乌核电~韩国电力公司实现「高温超导输电」商业运营

韩国电力公司(KEPCO) 开发了一种具有成本效益、社区友好的超导输电技术，目前使用该技术的变电站已经投入商业运营。作为韩国电力公司电力科学研究院正在研究的 10 项关键战略技术之一，该技术在20年前即获得韩国国家研究基金的资助。

目前，用于23kV至154kV交直超导电缆的开发和验证测试已经完成，对电力公用事业来说，它们已经被视为成熟技术。韩国电力公司则迈出了更重要的一步，在其新葛（Shingal）项目中首次将这种新技术投入商业运营。

新葛超导输电项目

新葛（Shingal）项目通过两个变电站之间预留的备用管道（电缆管道），将 154 kV 新葛和兴德（Heungdeok）变电站的低压母线使用 23 kV 超导电缆进行连接。因此，项目节省了建造新电缆导管的投资。

兴德供电区域的住宅电力客户比例很高，韩国电力公司需要对该区域增加电力供应能力。传统的扩容方法是安装额外的电缆或变压器，估计成本为 300 万美元。

相比之下，超导电缆项目预计耗资1200万美元，是传统方法的四倍。韩国电力公司尝试通过该项目降低超导电缆系统的成本。

兴德变电站距离新葛变电站 1.1 公里（0.68 英里），由两条 154 kV 电缆连接。原计划是为兴德变电站扩容增设 60-MVA 变压器。另一种方案则是使用高温超导电缆连接两个变电站，用来分担配电网络上的增长的负荷，而无需安装 60-MVA 变压器，降低变压器投资成本。最终，韩国电力公司决定采用 23 kV 三芯高温超导 (HTS) 电缆连接两个变电站的低压母线。

项目在两个变电站之间的备用导管内安装了容量为 50 MVA 的 23 kV 三相高温超导电缆，包括低温物理冷冻剂液氮 (LN2) 循环管。主冷却系统是一台 10kW 的 Turbo-Brayton 冷却器，可以保持 –204°C (–335°F) 低温，使用另一台真空低温冷却器作为备用。

2018 年 11 月，项目使用的 23 kV 高温超导电缆在韩国电力公司高昌（Gochang）测试中心完成型式试验，试验标准基于 CIGRE 技术手册 538 (2013) 、 IEC 60840、IEC 61462 和韩国电力公司 GS 6145 标准，试验指南由韩国电力公司制定。

混合电力系统

在韩国，城市地区的经济增长使得工业和住宅紧邻在一起。为确保稳定的电力供应，需要规划和建造新的输电基础设施。然而，城市居民对新建变电站和新建超高压输电线路的反对，常常阻碍了电力基础设施项目在城市地区的推进。

因此，输电线路和变电站选址一个重要的考虑因素是获得民众的支持。23 kV 高温超导电缆是解决“不在我家后院”(NIMBY) 效应的好方法。使用低压大容量高温超导电缆不需要在人口稠密的地区新建变电站。相反，可以在人口稀少、土地价格和居民反对意见都相对较低的地方进行建设，避免城市中心的反对意见。

基于23 kV高温超导电缆试点项目的反馈，韩国电力公司现在正在考虑新的 154 kV 变电站选址原则。

减少变电站

常规的电网设计标准是在负荷中心新建 154 kV 变电站，通过管道，使用两条 154 kV 交联聚乙烯 (XLPE) 电缆与相邻的现有变电站连接。新的 23 kV 高温超导电缆方案减少了对 154 kV 变电站的需求。取而代之的是 23 kV 开闭所，这种方式所需空间比新建变电站少得多。

假设新变电站的初始装机容量为 100 MVA，由两台 50 MVA 变压器供电，根据现有的电网设计标准，一个变电站将需要容纳足够四台变压器的空间。而高温超导电缆设计可以实现与两台 50-MVA 变压器相同的供电能力。

通常，韩国电力公司的输电线路考虑了冗余变电站的连接。但是，对于辐射状高压配网，供电需求仅限于负荷中心，因此根据未来负荷预测，将单独考虑 23 kV 高温超导电缆的敷设。

变电站搬迁

在郊区建造 154 kV 变电站时，由于变电站远离负荷中心，因此需要更长的低压配电馈线和更短的高压输电电缆。这导致从新变电站到负荷中心的同一路线上需要更多的配电馈线。由于供电服务相对集中于现有路权周边，电力公司认为它可能必须建造一条电缆隧道，而不是在导管中安装配电馈线。

通过与 154 kV 变电站选址时密切合作，输配电规划部门能够优化总体投资成本。由于高温超导电缆可以用更少的电缆提供相同的负载传输能力，因此可以安装更便宜的导管，而不必建造电缆隧道。负荷中心的 23 kV 开闭所将 23 kV 高温超导电缆连接到现有的配电馈线，为负荷中心供电。这种从电缆隧道降级为电缆导管的设计降低了公用事业的电缆安装成本。

扩展应用

新葛项目于2019年7月完成，它是韩国首个商用23 kV交流高温超导电缆应用，目前仍在稳定运行。韩国电力公司已选择投资另外两个高温超导电缆项目：

安宿洞（Onsu） 154-kV 400-MVA 单回路高温超导电缆项目——154-kV 安宿-驿谷线路（Onsu-Yeokgok）是一条老化的单电缆线路，需要改造为双回路连接。最初，韩国电力公司计划在两个变电站之间用两条 154 kV 交联电缆升级该输电系统，但在新葛项目成功后，该公用事业公司重新制订了升级计划，仅使用一条 154 kV 400-MVA 1.6 公里（1英里）长度的高温超导电缆。该项目于 2020 年开工，计划于 2023 年完工。

文山邑（Munsan）23-kV 60-MVA 双回路高温超导平台项目——这是第二个 23-kV 高温超导试点项目。该项目将建设一个超导站，作为文山-仙友变电站（Munsan-Seonyu）之间的开关站。该公用事业公司将安装一条 1 公里（0.62 英里） 23-kV 60-MVA 三相三轴超导电缆和一个 23-kV 超导平台，让两个变电站共同承担增长的负荷。