标准体系建设助推超导产业发展

文/尤立星 杨立红 史 越 李春红

《国家标准化体系建设规划（2016—2020年）》（以下简称《规划》）指出，国家标准化体系建设的目标之一是“创新驱动有标引领”。现阶段，超导技术的应用已处于突破的临界点，国际竞争进入关键阶段，我国超导技术已从追赶阶段步入与国际先进水平齐头并进的阶段。

2020年11月24日，国家标准化管理委员会印发《国家标准采用国际标准工作指南（2020年版）》，把超导列入采用国际标准的重点领域。国内超导技术实用化、产业化进程加快，对标准的需求逐渐显现，企业对标准化工作的热情和参与度不断提升，自主国家标准建设如火如荼。

全国超导标准化技术委员会（SAC/TC 265）根据我国实际情况，明确其标准化工作重心应着力实现3个转移：从单纯采用国际先进标准，转移到自主建立具有自主知识产权的国家标准；从仅关注国内超导标准化工作，转移到着力促使中国标准走出国门、提升中国话语权；从科研院所主导标准制定，转移到逐渐让企业成为标准制定的主体。在这一背景之下，构建超导技术领域的标准体系就成为一项刻不容缓的任务。

我国的超导标准化工作现状

SAC/TC265 于2003 年5月29日成立，秘书处设在中国科学院物理研究所。截至2023年5月底，SAC/TC 265负责归口管理的超导技术国家标准共有26项，其中21项采用了国际电工委员会超导技术委员会（IEC/TC 90）国际标准，1项采用其他先进标准，5项是由我国自主研制；已立项或正在制定的项目共5项，其中3项采用IEC标准，2项是我国自主研制。同时，SAC/TC 265还初步开展了超导团体标准的制定工作，发布中国电工技术学会团体标准2项。目前，已发布的超导国家标准主要涉及基本参数测试（电磁性能、力学性能等）和超导材料（原材料、超导膜、超导线/带材）等。

1.产业化发展亟须标准助力

2015年，我国3家高新技术企业采用不同的技术全部实现了千米级高温超导REBCO带材的生产，由此奠定了第二代高温超导材料的产业化基础。为此，SAC/TC 265组织这3家企业商定成立了预研项目组。历时7年，上述3家超导带材企业和十几家主要超导强电研发及用户单位经过紧密协作，于2022年完成国家标准《临界电流测量 第二代高温超导长带临界电流及其沿长度方向均匀性测量》（GB/T 41640–2022）的制定工作，并于2023年5月正式实施。在这7年里，国内高温超导REBCO带材的产业化得到了迅猛发展。

2021 年，我国分别在上海和深圳铺设了超导电缆并将其投入商业化运行，表明了我国已全面掌握高温超导电缆设计、制造和建设的关键技术，标志着中国超导输电应用迈入了全球领先行列。GB/T 41640–2022的制定，有效促进了第二代高温超导带材的产业化发展，对自主建立测试方法标准起到了很好的示范作用。

2.标准与产业结合逐渐向好

超导条带单光子探测器（SSPD）作为重要的超导电子学器件，被广泛应用于量子通信、光量子计算、激光雷达等前沿领域。经过10余年的发展，国内外已有20余家科研单位开展相关研究工作，且目前全球已有7家设备制造商，其中包括赋同量子科技（浙江）有限公司，它是我国唯一一家SSPD的产业化公司。在此背景下，中国科学院上海微系统与信息技术研究所联合赋同量子科技（浙江）有限公司和中国科学院物理研究所，共同启动了SSPD首个国际标准——《Superconductivity-Part 22-3: Superconducting strip photon detector - Dark count rate》（IEC 61788－22－3）的制定任务，该标准于2018年7月在IEC正式立项。该标准涉及微弱电信号测量，对测试环境和测试条件要求较高。虽然受到疫情和政治因素的影响，该标准仍然进行多轮循环比对试验，并于2022年8月正式发布。该标准是全球首个单光子探测器的国际标准，也是由我国牵头制定的首个超导电子学领域的国际标准。该标准的制定有效扩大了我国在相关领域的国际影响力，企业参与国际标准的制定也推动了该领域的产业化进程，产生了良好的社会效益。

此外，南方电网有限责任公司电力科学研究院的2个团体标准——《高温超导带材磁化临界电流均匀性 磁路法测试方法》（T/CES 067–2021）和《高温超导带材磁化临界电流均匀性 磁路法测试系统规范》（T/CES 046–2020）的正式发布与实施，表明了企业开始积极地参与超导标准化工作，超导领域标准与产业发展的结合形势开始向好，并且标准制定工作开始逐渐转向由产业需求引导。

随着国内超导技术实用化和产业化的迅猛发展，实用超导线、第二代高温超导带材的产业化得到快速发展，并且在国际上也处于较先进的水平。超导标准的制定方向逐渐演变为实用化超导材料的性能表征。故于2022年，我国对原有超导标准体系开展修改、补充、完善和提高工作。目前经过征集专家意见和建议，我国超导技术标准体系（见图1）第二版已形成。

图1 我国超导技术标准体系架构图

超导产业标准化工作面临的机遇和挑战

标准在高新技术研发阶段可以起到统一测试方法、推广最佳流程、降低研发成本的作用，在走向产业阶段则为上下游对接、提升产品质量提供保障，所以越来越受到重视。及时制定我国的超导材料标准、性能测试标准、应用技术标准甚至产品标准，不仅能稳定关键技术成果、促进技术推广应用、提高产品质量、推动我国超导技术向产业化方向发展，而且是防止技术壁垒、扩大对外贸易、保护民族工业、从根本上提高我国超导材料和技术国际市场竞争力的重要手段。

1.实用性有待提高

随着超导技术实用化和产业化的发展，现有超导标准已经远远不能满足需求。例如，苏州新材料研究所有限公司旗下子公司在进行 CNAS 实验室认证时，发现可供遵循的超导标准寥寥无几。上海电缆研究所在研制1.2 km高温超导电缆时，面临诸多超导带材性能检测需求无标准可依的局面，只能套用常规电线电缆的标准。超导标准化工作者逐渐意识到，标准应该服务于应用和市场：既应该从国家战略角度出发，制定基础通用的标准，又应该对实际工作有切实的引领和引导的作用；不仅要注重标准的科学性，而且应该重视标准的实用性。

2.涉及的领域有待拓展

截至目前，IEC已发布超导相关标准 28 项。 IEC超导国际标准已经从术语和定义、超导材料性能测试方法，逐渐过渡到实用超导线和超导器件的一般性规范。随着超导技术实用化进程（特别是在强电领域的应用，如超导电缆和超导磁体等）的推进，超导与传统电工领域的融合度逐渐提升。

在国际上，超导标准的研制已开始考虑与传统电力技术的兼容性，同时体现超导特性。随着IEC/TC 90 与相关组织的合作也越来越密切，它也开始关注与超导装置相关的制冷和绝缘问题。国际标准化组织（ISO）共发布超导相关标准3项，涉及第二代高温超导带材接头焊接。ASTM国际组织共发布超导相关标准4项，全部是关于铌 （Nb）及其合金原材料的规范。

SAC/TC265 自2003 年成立以来，归口的国家标准共25项，其中21项是对国际先进标准的采用；归口的还有电子行业标准《超导电子学术语》（SJ/T 10140–1991）、机械行业标准《超导除铁器》（JB/T 11109–2010）和《超导磁选机》（JB/T 13002–2017），以及中国电力企业联合会团体标准《饱和铁心型高温超导限流电抗器预防性试验规程》（T/CEC 112–2016）等。目前，在超导技术领域，相关的国际、国内标准（大多数是采用国际标准）数量还非常有限，远不能覆盖整个标准体系。IEC 国际标准和我国国家标准基本局限在超导标准体系的子体系“基本参数测试”和“超导材料”，有关强、弱电技术方面的标准化工作才刚刚开始，而这方面的标准，特别是强电应用技术标准，却是目前超导技术应用中最重要、最急需的。

未来的发展方向

下一步，SAC/TC 265将梳理超导领域各个重大科研项目和示范工程对超导标准的需求，精心构建、丰富和完善超导材料及技术的国家标准、团体标准体系。具体表现在：

SAC/TC 265会将现有超导国际标准和未来3年～5年内新发布的所有超导国际标准全部转化为国家标准；同时，努力促使采用国际标准的进度跟上国际标准发布的速度。

SAC/TC 265将根据我国超导材料和技术发展的具体情况，积极主动设立标准制修订预研项目，在超导材料、超导电缆、超导限流器等电力应用方面，在核磁共振成像仪、超导磁体、核聚变磁体、加速器磁体等强磁场应用方面，在超导量子干涉仪、超导条带单光子探测器、超导集成电路芯片、微波滤波器等超导电子学应用方面，建立一批含有自主知识产权的、有助于我国超导技术实用化和产业化最急需的实用性技术标准。

SAC/TC 265将逐步推进我国在国际标准制定中的核心作用，积极鼓励超导企业参与国际标准化活动。

SAC/TC 265还将以中国电工技术学会超导应用技术专业委员会、中国电机工程学会超导与新材料应用技术专业委员会为依托，联合中国科学院下属各研究所及相关产业部门，推动超导材料和技术相关团体标准的标准化工作，初步建立超导团体标准体系；以强电技术为主攻方向，鼓励国内各社会团体制定相应标准，成熟之后将其转化为国家乃至国际标准。

总 结

在国家政策和各级政府的大力支持下，超导产业逐渐壮大，在强电和弱电方面都有了长足的进步。2020年，长三角超导产业链联盟正式启动运营。该联盟成为长三角覆盖材料生产、设备集成、产品应用的完整产业链“梦之队”，推进超导产业的发展。

在超导基础和应用研究方面，中国科学院先导科技专项“下一代高场磁体关键科学与技术”汇聚了国内优势力量，就高场磁体关键技术、先进高温超导应用材料及相关高温超导基础科学问题展开产学研一体化合作研究。其中，子课题“高温超导材料检测规范及标准建立”由SAC/TC 265承担。超导产业的发展和标准化工作正蓄势待发，标准体系建设在超导技术产业化的进程中也将发挥更重要的作用。