隨著世界能源轉(zhuǎn)型及低碳戰(zhàn)略的提出,非化石能源的開發(fā)在歐洲得到廣泛響應(yīng),海上風(fēng)能利用是其中最為重要的部分。地區(qū)之間能源分布不均,使得歐洲國(guó)家建立了大量跨區(qū)域清潔能源互濟(jì)互聯(lián)系統(tǒng)。將北歐海上風(fēng)電通過海底電纜送出,并通過跨區(qū)域海底電纜互聯(lián)工程輸送到其他歐洲國(guó)家;將非洲的清潔太陽能及風(fēng)能通過海底電纜輸送至歐洲。因此,歐洲近十年來海底電纜工程快速發(fā)展,工程規(guī)模也越來越大。
盤點(diǎn)國(guó)外海底電纜工程
表 近十年國(guó)外主要海底電纜工程情況
由上表可以看出,歐洲海底電纜發(fā)展較早,擠包絕緣的交聯(lián)聚乙烯(XLPE)海底電纜、繞包絕緣的充油海底電纜及黏性浸漬紙絕緣(MI)海底電纜均有較多工程應(yīng)用。
繞包的油紙絕緣海底電纜歷史悠久,長(zhǎng)期以來的運(yùn)行歷史證明了其電氣性能的可靠性,如1983年投運(yùn)的加拿大本土至溫哥華島的跨海聯(lián)網(wǎng)工程采用的是充油海底電纜,電壓等級(jí)500kV,長(zhǎng)度為(30+9)km,最大輸送容量為1200MW,運(yùn)行至今已經(jīng)近四十年,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其設(shè)計(jì)壽命。
超長(zhǎng)距離、高水深造成的高落差等因素,使得海纜油供應(yīng)存在一定困難,導(dǎo)致充油海底電纜的使用存在一定局限性,如2012年投運(yùn)的挪威Oslofjord Ⅱ聯(lián)網(wǎng)工程,9根海纜,其中6根采用的是充油海底電纜,電壓等級(jí)為400kV,長(zhǎng)度只有13km。
油紙絕緣的另一種形式是MI海底電纜,通常在兩層絕緣紙之間加入聚丙烯材料,并用高黏度不滴流絕緣油浸漬,使其具有更好的絕緣性能和耐熱性能,在直流電場(chǎng)下具有較高的擊穿場(chǎng)強(qiáng),能夠耐受較高的場(chǎng)強(qiáng)畸變,再加上MI海底電纜無需充油海纜復(fù)雜的供油系統(tǒng)、浸漬劑的不流動(dòng),適合高落差環(huán)境,因此其廣泛應(yīng)用于超長(zhǎng)距離、較高水深的聯(lián)網(wǎng)工程。
但由于交流電場(chǎng)周期性的變化容易導(dǎo)致局部放電,MI海底電纜無法同充油電纜一樣通過絕緣油流動(dòng)帶走氣隙、微小雜質(zhì)顆粒等,周期性的電場(chǎng)變化反而會(huì)加劇局部放電,不適合交流工程。因此,近十年來,歐洲跨區(qū)域的超大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)均采用MI海底電纜直流互聯(lián)。
如2009年投運(yùn)的澳大利亞BassLink工程,用于維多利亞州和塔斯馬尼亞州互聯(lián),采用的是長(zhǎng)達(dá)290km的直流MI海底電纜,電壓等級(jí)為±400kV,同時(shí)捆綁敷設(shè)1根12/20kV的XLPE海底電纜作為回流導(dǎo)體,輸送容量為500MW。
同樣帶回流導(dǎo)體的還有2014年投運(yùn)的芬蘭-愛沙尼亞聯(lián)網(wǎng)的Estlink 2工程,電壓等級(jí)為450kV,采用的是MI海底電纜,其長(zhǎng)度為145km,使用的是單極電纜內(nèi)回流導(dǎo)體的方式,輸送容量為670MW。
英國(guó)用于將北部海上風(fēng)電送出的蘇格蘭-威爾士聯(lián)網(wǎng)Western Link工程,采用的是美國(guó)等離子體物理實(shí)驗(yàn)所的MI海底電纜,長(zhǎng)度為420km,電壓等級(jí)為±600kV,輸送容量為2200MW,該工程2016年投運(yùn),是目前已投運(yùn)的電壓等級(jí)最高的海底電纜工程。
挪威-德國(guó)聯(lián)網(wǎng)NordLink工程、挪威-英國(guó)聯(lián)網(wǎng)的North Sea Link工程也是采用MI海底電纜,電壓等級(jí)均為±525kV,輸送容量均為1400MW,海底電纜長(zhǎng)度分別達(dá)到516km、720km。NordLink工程2019年投運(yùn),North Sea Link工程2021年投運(yùn),后者長(zhǎng)度刷新了當(dāng)時(shí)海底電纜的記錄。
目前,歐洲正在建設(shè)中的兩個(gè)長(zhǎng)度700km以上的海底電纜工程均采用MI海底電纜。其中一個(gè)為英國(guó)-丹麥互聯(lián)的Viking Link工程,電壓等級(jí)為±525kV,輸送容量為1400MW,長(zhǎng)度為765km,預(yù)計(jì)2023年投運(yùn),是截至目前最長(zhǎng)的海底電纜;另一個(gè)為英國(guó)-德國(guó)互聯(lián)的NeuConnect工程,電壓等級(jí)為±525kV,輸送容量為1400MW,長(zhǎng)度也達(dá)到了725km,該工程預(yù)計(jì)2028年投運(yùn)。
XLPE海底電纜在國(guó)外發(fā)展較早,2006年即投運(yùn)了世界上首條400kV電壓等級(jí)的交流XLPE海底電纜。該海纜用于挪威Ormen lange海上天然氣田供電,海底電纜長(zhǎng)度為2.2km,額定電壓為420kV。
2012年世界第二條400kV電壓等級(jí)的交流XLPE海底電纜投運(yùn),即表中挪威Oslofjord Ⅱ工程的另外3根海底電纜,電壓等級(jí)為400kV,長(zhǎng)度為13km。
馬耳他至意大利西西里島聯(lián)網(wǎng)工程采用的三芯交流220kV XLPE海底電纜,長(zhǎng)度為100km,輸送容量為200MW,該工程于2013年投運(yùn)。
相對(duì)長(zhǎng)距離跨海聯(lián)網(wǎng)工程來說,國(guó)外更青睞采用MI海底電纜直流輸電的方式,但是也有部分工程采用XLPE 直流海底電纜。
2010年投運(yùn)的美國(guó)Trans Bay工程,采用的是±200kV的直流XLPE海底電纜,兩根電纜捆綁敷設(shè),單根長(zhǎng)度為85km,輸送容量為400MW。
2019年投運(yùn)的英國(guó)-比利時(shí)互聯(lián)的Nemo Link工程,是世界上首條±400kV的直流XLPE海底電纜,長(zhǎng)度為130km,輸送容量為1000MW。
2020年投運(yùn)的英國(guó)-法國(guó)互聯(lián)的IFA 2工程,采用的是±320kV的直流XLPE海底電纜,長(zhǎng)度達(dá)到了240km,輸送容量為1000MW。
隨著歐洲深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開發(fā),直流XLPE海纜得到廣泛地應(yīng)用。2015年投運(yùn)的德國(guó)BorWin 2海上風(fēng)電送出工程采用的是±300kV的直流XLPE海底電纜,長(zhǎng)度為75km,輸送容量為800MW;同年投運(yùn)的DolWin 1、DolWin 2,以及2017年投運(yùn)的DolWin 3海上風(fēng)電送出工程,采用的則是±320kV的直流XLPE海底電纜,電纜長(zhǎng)度分別為165km、135km、160km,輸送容量分別為800MW、900MW、900MW。
《電線電纜》1958年由國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊,上海市國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)主管,上海電纜研究所有限公司主辦,是電線電纜行業(yè)應(yīng)用類學(xué)術(shù)刊物。主要欄目有綜述、線纜產(chǎn)品、線纜材料、測(cè)試技術(shù)、敷設(shè)運(yùn)行、工藝設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)交流等,報(bào)道國(guó)內(nèi)外電線電纜行業(yè)的新理論、新方法、新技術(shù)、新成果,歡迎來稿!
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來源 | 上纜所傳媒
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