日本石狩市使用高溫超導線纜的直流輸電業(yè)務示意圖
為合作研究、測試超導直流輸電及其相關技術,千代田化工建設、住友電氣工業(yè)、中部大學和SAKURA Internet于2014年1月設立日本石狩超導直流輸電系統(tǒng)技術研究聯(lián)盟,在北海道的石狩市開展使用高溫超導線纜的直流輸電業(yè)務。
該業(yè)務由兩期組成:一期是用約500米的高溫超導線纜連接光伏發(fā)電設備和數(shù)據(jù)中心,將光伏電力直接供數(shù)據(jù)中心使用。二期是在2018年3月底之前,利用約2千米長的超導線纜,連接北海道電力的變電站和數(shù)據(jù)中心,對北電的商用電力以直流輸電。
此次成功的超導輸電試驗,是在500米高溫超導線纜兩端的輸電設備之間試驗性地作了直流輸電。2015年9月,還將用高溫超導線纜連接SAKURA Internet建設的光伏發(fā)電設備(輸出功率約為200kW)和該公司的“石狩數(shù)據(jù)中心”,開始在數(shù)據(jù)中心直接使用不經(jīng)交流轉(zhuǎn)換的光伏電力試驗。
據(jù)悉,此次試驗確認了1.5kA、100MVA的輸電能力。這相當于約3萬戶家庭的用電量。使用的超導線纜在日本國內(nèi)首次實現(xiàn)路下鋪設,通過采用新的配管結(jié)構,輸電電路的熱損失減少到過去的一半左右。將用于現(xiàn)有的“HVDC輸電系統(tǒng)”
超導輸電使用在極低溫度下電阻為零的超導體技術,能降低輸電損失、增加輸電容量。近年來,無需在絕對零度附近,而是在相對較高的液氮溫度(-196℃)下即可達到超導狀態(tài)的材料實用化開發(fā),在全世界都在飛速進展。
此次實驗主要是為了試制高溫超導直流輸電系統(tǒng),通過向需要使用直流電的數(shù)據(jù)中心輸電,而發(fā)現(xiàn)其中的各種課題,力爭在全球率先實現(xiàn)新一代輸電系統(tǒng)的實用化。
SAKURA Internet的“石狩數(shù)據(jù)中心”已經(jīng)采用“高電壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)”,通過使服務器利用商用電流電時進行AC/DC(交流/直流)轉(zhuǎn)換的次數(shù)從過去的3次減少到1次,提高了電力的利用效率。驗證事業(yè)將把光伏發(fā)電設備供應的直流電直接輸入到HVDC輸電系統(tǒng),供數(shù)據(jù)中心使用。
現(xiàn)在,以美國谷歌、蘋果計算機等歐美大型IT企業(yè)為中心,為耗電量巨大的數(shù)據(jù)中心積極采用可再生能源的動態(tài)正在擴大。SAKURA Internet也瞄準了直流超導輸電這個潮流。該公司提出在2020年以后,以超導電纜將石狩數(shù)據(jù)中心與擁有大量風力發(fā)電設備的北海道稚內(nèi)市相連,廣泛利用道內(nèi)的可再生能源電力。