超导大功率电缆和线路发展现状及技术路线图

超导电缆在实践应用领域取得了诸多实质性的的进展，德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的Mathias Noe教授，联合全球超导电缆领域的专家和实践工程师，历时3年整理完成综述文献，全景式地给出来超导电缆的技术里程碑、技术程度度判断及预判超导电缆未来的宏大应用场景。全文于2026年发表于《Superconductor Science and Technology》学术期刊（DOI 10.1088/1361-6668/ae15c2）。

该综述认为：
超导电缆技术正处于从示范验证向早期商业化过渡的关键阶段，其在高功率密度、高效率、节约空间及特殊环境应用方面的独特优势，正通过材料进步、工程设计创新和多样化的示范项目得到充分验证，未来在新型电力系统、绿色工业、交通电气化和综合能源网络等领域前景广阔。

核心主要结论为：
1.第二代高温超导（2G HTS）带材性能持续提升与成本下降，为超导电缆商业化行夯实基础。
当前带材成本约为80–100 €/(kA·m) （基于77K自场临界电流），预计未来4-5年内可降低约50%。

2.高效、可靠且多样化的低温冷却系统发展
冷却技术是超导系统的关键，多个千米级示范项目（如德国AmpaCity、韩国Shingal）已成功采用液氮（~77 K）闭环冷却系统长期运行。
更低温度冷却优势：使用液氢或加压氦气在20-50 K运行，可使REBCO电缆的载流能力大幅提升（相比77K），或减少带材用量以降低成本。
低热泄漏：如SuperLink项目开发的低温恒温器，实测热泄漏低至0.8 W/m。

3.解决城市中心高密度供电瓶颈
超导电缆凭借其高载流能力和紧凑尺寸，成为解决城市中心区电网扩容、替代高压变电站或简化电网架构的创新解决方案。
最值得瞩目为正在规划的“SuperLink”项目，旨在开发一条15公里长的110 kV/500 MVA超导电缆穿越慕尼黑市区。

4.直流（DC）超导输电技术取得重要突破
直流超导电缆无交流损耗，更适合长距离、大容量输电，以及在数据中心、轨道交通、电解工业等需要高电流、低电压的场景应用。
高电压直流（HVDC）：欧洲Best Paths项目完成了320 kV/10 kA超导HVDC电缆的类型测试；韩国济州岛有80 kV/3.25 kA示范线路。
长距离记录：俄罗斯圣彼得堡的20 kV/2.5 kA直流超导电缆长达2.4公里，是目前最长的示范线路。
高电流应用：德国路德维希港的电解工业用直流超导电缆达1 kV/20 kA。

5.面向工业与数据中心的高电流母线/电缆应用
在铝电解、氯碱工业、大型数据中心等需要极高直流电流（数十至数百千安）的场合，超导母线/电缆能显著节省空间、材料和能耗。
工业大电流：德国DEMO200等项目旨在开发用于铝冶炼厂的200 kA超导直流母线系统。
数据中心供电：日本石狩（Ishikari）的500米长20 kV/5 kA直流超导电缆专为数据中心供电而建。
性能优势：HTS直流母线系统的电流密度可超过50 kA/cm²，实现零电阻传输。

6.推动航空与轨道交通电气化
超导电缆的高功率密度、轻量化和灵活性，使其成为未来电动飞机和多兆瓦级轨道交通牵引供电系统的理想选择。
航空应用：空客ASCEND项目中，10米长、300 V/1700 A的CORC®直流超导链路（重约1.3 kg/m）成功演示，目标功率500 kW，并具备故障限流功能。
铁路馈电：法国巴黎的SuperRail项目部署了两条60米长、1.5 kV/3.5 kA的直流超导电缆，以增强蒙帕纳斯火车站的供电能力。日本也有多项1500 V直流铁路网超导馈电试验。

7.新型电缆结构设计提升性能与灵活性
CORC®（绕制圆芯导体）等先进电缆结构，优化了电流分布、交流损耗和机械弯曲性能，满足不同应用场景的苛刻要求。
CORC®电缆性能：文章列举了多种CORC®设计，例如一种48根带材的电缆，在68-77 K液氮中工作电流（Iopp）达3.5-7 kA，对应功率10-20 MW；在30-50 K下，电流可达14-28 kA，功率达42-84 MW。
灵活性：更薄的CORC®“线材”可实现小于0.1米的弯曲半径，适用于空间受限的场合。

8.混合能源管道（电-氢/液化天然气共输）概念验证
将超导电缆与输送液态氢（LH₂）或液化天然气（LNG）的管道相结合，实现电能和化学能载体的同步、高效传输，是面向未来综合能源系统的前瞻性技术。
电-氢共输：文档提出了结合MgB₂超导电缆和液氢管道的混合能源管线概念，并给出了一个潜在应用的设计参数：长度10 km，电功率0.2 GW (±10 kV, 10 kA)，氢输送功率0.2 GW。
电-LNG共输：中国已开展同时传输LNG和电力的超导能源管道原型研发。

9.超导架空输电线路（O-SCTL）开拓新应用场景
将超导电缆置于架空低温恒温器中，可在不显著增加走廊宽度的情况下，极大提升现有输电塔的容量，或实现用较低电压等级输送超高功率，为解决输电走廊紧张提供新思路。
积极意义：O-SCTL有望以更低的安装成本（相较于地下敷设）、更小的环境影响和更短的审批周期，实现电网拥堵缓解和大规模可再生能源并网。

10. 标准化建立与长期运行经验积累助推商业化
国际标准（如IEC 63075）的制定、以及多个示范项目超过数年的无故障连续运行，证明了超导电缆的技术可靠性，增强了电网运营商的信心，正推动其从示范走向商业化。
长期运行记录：德国埃森的AmpaCity电缆（10 kV, 2.4 kA, 1 km）原计划运行2年，因表现优异延长至7年，期间被视为普通电网设备运行。
标准与认证：IEC 63075已成为超导交流电缆的测试标准；一些新项目（如SuperNode的直流电缆）正依据DNV等机构程序进行资格认证（目标TRL 6）。
商业化案例：韩国“Shingal项目”和后续的“Munsan项目”标志着超导电缆已进入商业采购和运营阶段，并开始评估“超导变电站”等新型电网架构。

链接：https://mp.weixin.qq.com/s/KW6bQRctg74LoUXaKJ2BvA
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/ae15c2
DOI 10.1088/1361-6668/ae15c2