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波罗的海沿岸地区电网,由北欧输电协会(NORDEL成员国组成。
发电量构成情况为:
水电54%、核电21.8%、火电21.7%、风电7.4%[2],各国已实现通过海底电缆输电进行电量交换。
主要的海底电缆输电工程项目有:
瑞典至德国、芬兰至爱沙尼亚1.2期、丹麦本土至西
兰岛、瑞典至立陶宛。
工程均采用直流电压土300kV-土450k联网,海缆总长度约为958km,
设计容量2900MW。
海缆跨越波罗的海、芬兰湾、大贝尔特海峡。
正在建设中的瑞典至立陶宛海底电缆输电工程,设计输送容量700MW,采用直流电压土500kV联网,海缆跨越波罗的
海长度为400km,工程将于2015年投入商业运行。
⑶欧洲大陆地区。
欧洲大陆电网及欧洲输电联盟(VCTE,包括24个国家和地区的29个
电网运营商,供电人口约5亿。
各成员国交换电量约3041亿kw・h[3]。
欧洲大陆电网的海底电缆输电工程,主要由VCTE成员国之间跨海联网,并跨越北海与
北欧电网互联。
其中主要海底电缆工程项目有:
英法连线通过8回直流电压土270kV互联、
英国至荷兰、爱尔兰至英国、挪威至德国。
挪威至夏萨克森(德国)海底电缆输电工程,已完成可行性研究和设计,进入工程实质性的海缆制造阶段,工程将于2015年投入运行。
挪威至斯比尔特(德国)海底电缆输电工程,采用高压直流输电技术(HVDC)联网,计划将于2017年投入运行。
这两项工程设计容量均为1400MW。
海缆均跨越北海600km,海缆路由最大水深410m。
(4)地中海沿岸地区。
欧洲大陆地中海沿岸地区,海底电缆输电工程建设项目有:
意大利至法国、意大利至希腊、意大利本土至撒丁岛、西班牙本土至马略卡岛的电网互联。
工程均采用直流电压土250kV-±
500k联网,设计输送容量2100MW。
海缆跨越伊特鲁利亚海、亚得里亚海、巴利阿里海峡。
意大利本土至撒丁岛,为2回直流电压土500kV采用背靠背型式互联,输送容量1000MW。
海缆跨越伊特鲁利亚海,长度为420km,海缆路由最大水深1600m。
(5)欧洲与北非地区。
欧洲与北非电网的海缆工程建设项目有:
西班牙至摩洛哥1.2期、
埃及至约旦1期、西班牙至阿尔及利亚、意大利至阿尔及利亚、意大利至突尼斯电网互联。
其中,西班牙至阿尔及利亚联网工程,采用直流电压土400k\联网,其他工程均采用交流电
压400kV-500kV联网。
海缆跨越直布罗佗海峡、红海阿尔斯湾、地中海。
2011年投入运行的意大利至突尼斯联网工程,采用交流电压500kV,设计输送容量
600MW。
海缆跨越地中海长度为200km,海缆路由最大水深670m。
2.海湾阿拉伯地区
海湾阿拉伯地区的电网互联,以海湾合作委员会(GCC成员国组成。
海湾合作委员会互联
电网管理局(GCCIA),由七个国家电网互联。
海缆工程建设项目有:
正在建设的沙特阿拉伯至埃及海底电缆输电工程1期。
将于2012年投入运行,2期工程已进入实质性的海缆制造阶段,预计2015年投入运行。
工程均采用直流电压土400kV-±
500k联网,设计容量1500MW,海缆跨越红海海峡。
3.亚洲地区
亚洲地区各国电网受地理条件的限制,目前尚未形成各国之间以海底电缆输电工程互联。
但是在各国本土向岛屿供电、各国电网区域互联、陆地向石油钻探平台供电,其海底电缆输电工程发展趋势较快。
亚洲地区各国海底电缆工程建设项目有:
日本本土北海道至本州,韩国本土南海郡至济洲岛、菲律宾本土华特岛至吕宋岛、日本本州至四国、中国本土广东至海南、台湾陆地至澎湖列岛。
亚洲地区各国海缆工程设计输送容量为4640MW。
海缆跨越津轻海峡、济洲海峡、圣贝纳迪诺海峡、纪伊海峡、琼州海峡、台湾海峡。
日本本州至四国联网工程,以4回直流电压土500kV背靠背型式联网,设计输送容量
2800MW。
中国广东至海南交流500kV联网工程,设计输送容量600MW。
均属亚洲海底电
缆输电工程首创项目。
4.北美地区
北美联合电网,由美国东部、西部电网和德克萨斯电网、加拿大魁北克电网组成。
北美联合电网与墨西哥电网互联。
美国本土东部、西部电网通过直流背靠背联网运行。
美国东部电网与加拿大魁北克电网互联。
北美联合电网各区域,跨海域联网工程均为国家本土区域电网的互联。
其中,1984年投入运行的加拿大本土与温哥华岛,以2回交流电压525kV联网。
美国本土纽黑文至长岛、美
国本土塞尔维尔至莱维顿(美国海王星工程)、美国本土圣佛郎西斯克至匹兹堡。
正在建设中的加拿大温哥华维多利亚岛至美国安吉利斯、加拿大蒙特利尔至美国纽约,均采用电压
±
230kV-±
55(:
联网。
北美联合电网海底电缆输电工程共有14个项目分别跨越佐治亚海峡、
马拉斯皮纳海峡、长岛海峡、大西洋、胡安德富卡海峡、张伯伦湖与哈德逊河。
设计输送容量5762MW,海缆长度1718km。
其中美国海王星工程采用直流电压土500kV联网,海缆路由
最大水深2600m。
5.澳洲地区
澳洲地区海底电缆输电工程,均为国家本土区域电网互联。
其中新西兰本土南岛与北岛电网互联工程、澳大利亚本土与塔斯马尼亚岛联网工程,均采用直流电压土250kV-±
400k联
网,设计输送容量1600MW。
海缆跨越库克海峡、巴斯海峡。
新西兰本土北岛黑瓦兹至南岛班摩尔,采用柔性直流输电技术(HVDC)联网,输送容量
500MW。
二、海底电缆输电工程发展趋势及典型工程保护方式
在各区域海底电缆输电工程中,据不完全统计,以交流电压输电方式的工程有13个项
目,其中电压等级500kV及以上工程有5个项目。
资料显示,在近年来投入运行的500kV
交流海底电缆输电工程仅2个项目,其他交流输电方式工程项目,均为上世纪九十年代前投运工程。
以直流电压输电方式的工程有63项,其中高压直流输电(HVDC)8个项目(包括正在
建设和规划项目)[4]。
海底电缆输电工程项目中,挪威至荷兰海底电缆输电工程,跨海域长度580km。
美国塞
尔威尔至莱维顿海底电缆敷设于最大水深2600m。
这些目前海缆项目之最的工程,均采用
直流输电方式。
显示了直流海底电缆输电工程发展的优势与倾向性。
1•各区域海缆工程主要指标
编号
区域名称
设计容量
回路数
电压型式
海缆长度(km)
HVDC
DC
AC
1
欧洲
22430
60
10
41
9
10173
⑴
北欧
5670
15
2140
(2)
波罗的海沿岸
2900
7
958
⑶:
欧洲大陆
6146
16
6
3538
⑷1
地中海沿岸
2100
1482
(5)
欧洲与北非
5300
2065
2
海湾阿拉伯
1500
3
约600
亚洲
4640
11
4
587
北美
5762
14
1718
5
澳洲
1600
530
2•典型工程海缆保护方式
海底电缆敷设于海床后,为抵御锚害、拖网等外力的冲击破坏,同时为了防止在海流的
作用下长期疲劳运动,造成海缆机械性损伤,则必须对海缆进行稳固保护工程。
海底电缆工
程建设中,对海缆进行保护是重要的工程建设范围之一[5]。
目前,世界各区域电网跨海域互联工程,海底电缆保护最常见的措施主要有:
近岸段浅水区采用水泥沙浆袋保护;
渔业活动频繁水域,水深20米以内采用少量铁套管保护;
水深
20米以上,采用水力机械式冲埋保护;
海缆悬空段采用抛石保护。
工程名称
海缆长度
(km)
路由最大水深
(m)
保护方式
埋深(m)
套管(m)
抛石(km)
瑞典一波兰
250
90
1-1.5
挪威一荷兰
580
410
1.0-3.0
中间接头部分铁套管保护
无法冲埋点抛石
瑞典一德国
45
5.0-7.0
3000
2.0
英法联线
46
1.5
英国一荷兰
260
50
1.0
意大利一布腊
160
1000
0.6-1.0
摩洛哥一西班牙2期
31.3
620
日本纪伊
70
海南联网:
31
97
0.6-1.5
1000x3
20.0
美国长岛
120
4.0
美国海王星
105
2600
澳大利亚巴斯290|75|0.5-1.0|5005.0
三、海底电缆输电方式的选择及倾向性
在海底电缆输电工程发展建设中,近10年来,随着直流输电技术的进步,选择直流电
压输电方式以实现跨海域电网互联,已逐步被各国电力建设认同。
直流电压输电在跨海域电
网互联工程建设中,具有明确的优势和固有的缺陷。
因此,在海缆工程建设前期应做出明确
的可行性分析与技术经济比较。
1•海底电缆直流输电工程的优势与缺陷
基于海底电缆输电工程建设在海洋工程施工中的难度,在各国区域电网互联跨海域工程
建设中,尽可能减少海洋施工作业量,已形成海缆工程建设的基本共识。
海缆直流输电方式的优势表现在:
1)减少海缆工程施工量1/3,海缆路由占用海底空间
少1/2。
2)以海水做接地极回路时,节省陆地接地极投资。
3)可实现隔离海域两端系统故障,避免互联电网大面积停电。
4)海缆输送容量大、损耗小,海水散热快,海缆绝缘热老化损坏
程度降低。
海缆直流输电方式固有的缺陷则表现为:
1)海域两端换流设备投资大,电能损耗大。
2)
换流站需40%〜60%无功补偿容量。
3)产生谐波电流,对海底通讯设备干扰。
4)单极运行时,对海底设备产生电腐蚀。
2•海底电缆柔性直流输电技术的应用
随着电力电子器件控制技术的突破,直流换流站IGBkIGCT等原件构成电压源型换流技
术、可控关断器件和脉宽调制技术(PWM)的应用,以及瞬间实现有功和无功的控制,并可向无源网络供电等柔性直流输电的优势。
同时,柔性直流输电技术应用于海底电缆输电工程,克服了传统直流输电工程固有的缺陷[6]。
使得在海底电缆输电工程项目中,具备了更为广
泛的应用空间和优选条件。
基于海底电缆工程,一般跨海域互联相对距离较短。
从我国跨海域输电工程地域条件和必要性考虑,预计在中、短期不会出现大规模、长距离跨国电网互联的海底电缆工程建设。
但是,从海洋可再生能源开发利用的发电并网、风电分布式发电并网、向近海孤岛供电、内
海异步交流电源并网、对石油钻探平台供电、海南联网2期工程等项目发展建设上[6],柔
性直流输电技术应用于海底电缆输电工程将会得到进一步发展。
四、结语
在世界各区域实现电网互联建设中,海底电缆输电工程跨海域联网建设的实施,使得各国在电网互联中获得了能源优化配置、提高供电可靠性,减少备用容量等方面的经济效益。
以直流输电技术实现跨海域电网互联,已成为世界各国海底电缆输电工程建设的主流。
随着柔性直流输电技术的发展,在进一步克服了传统直流输电所固有的缺陷同时,使得应用于海底电缆输电工程建设,在海洋可生能源开发利用以及发展智能电网技术,以实现资
源大范围优势互补,具备了更为广泛的空间和优势条件。
、主要生产企业
目前国外一些大型的电缆企业,如意大利普睿司曼、日本藤仓电缆、日本古河株式会社、日
本住友电工、法国耐克森、韩国LS美国通用电缆等,都具有连续生产超高压、大截面DC
海底电缆的能力,并拥有海底电缆软接头技术,同时可提供安装敷设一体化的解决方案;
而
我国的海底电缆只处于起步阶段,目前国内具有海底电缆生产能力的企业有:
(新)远东电
缆有限公司、中天科技电缆集团、宁波东方电缆有限公司、青岛汉缆有限公司、沈阳古河电缆厂(日本古河实际控股)、上海滕仓电缆厂(日本滕仓控股)、宝胜普瑞斯曼超高压电缆有限公司(宝胜控股)等龙头企业。
序号
企业名称
企业简介
国内布点
国际主要企业
意大利普睿司曼
普睿司曼集团是一家真正的全球化公司,年销售收入约合380亿元人民币。
普睿司曼电缆在能源及电信领域具有统治地位,在50个国家设有分支机构,98家工厂,22个研发中心,员工总数超过2万2千人。
主要从事各种电缆的开发、设计、制造、供应和安装。
天津,上海
(办事处)
日本藤仓电缆
日本著名电缆制造商,世界500强企业;
注册资本约合40亿兀人民币,年营业额约合380亿元人民币;
作为综合性线缆制造厂家,主要从事光纤光缆、光传输系统、通信系统、电子材料、电力系统、被覆线、电磁线、机械电材、金属材料、橡胶塑料等产品的研究、开发、设计、制造、销售及施工等。
上海
日本古河株式会社
主要生产光纤、光通信产品、电机产品等。
于1884年成立,注册资本约合42.8亿元人民币,年营业额约合541亿元人民币。
上海(办事处),沈阳
日本住友电工
主要从事汽车零部件生产、信息通信、电线、机械材料、能源产业材料生产,注册资本约合61.6亿元人民币,年营业额约合1334亿元人民币。
上海,苏州,无锡,中山等
法国耐克森
法国耐克森主要从事电信系统和设备以及相关的电缆和部件的制造。
耐克森的业务遍及全球130多个国家,拥有120,000名员工,年营业额约740亿元人民币。
苏州,上海,阳谷
(山东)
韩国LS
LS产电(原LG产电)成立于1974年,目前在韩国的工业电气自动化产品制造商中排名第一。
年销售额约240亿元人民币。
无锡,大
连,宜昌
美国通用电缆
美国通用电缆主要从事能源、工业、特种、建筑和通讯市场所用铜、铝、光纤导线和线缆产品的开发、设计、制造。
年销售额
上海(办事处)
约300亿元人民币。
国内主要企业
8
远东电缆有限公司
远东电缆有限公司主要从事架空导线、电
力电缆、电气装备用电线电缆、特种电缆四大类线缆产品的系统设计研发、制造、
营销与服务。
集团目前拥有员工7000余名,资产82.69亿元,年销售收入约150亿元人民币。
宜兴
中天科技电缆集团
公司主营光纤通信和电力传输产品,2012年,又开始进入太阳能光伏产业。
拥有26家子公司、近6000名员工、年销售收入
100亿元。
上海,南
通,如东
宁波东方电缆有限公司
主要从事于电力、建筑、通信、石化、轨道交通、风力发电、核能、海洋油气勘采、海洋军事等领域的光、电、复合缆的设计、研发,制造,年销售额20亿元人民币。
宁波
青岛汉缆有限公司
主要从事各种型号的电缆生产,现有员工
2000余人,总资产约40亿元人民币。
青岛
12
沈阳古河电缆厂
(日本古河实际控股)
沈阳古河电缆有限公司主要生产各种型号电缆,成立于1995年4月,1997年5月投产,位于办豕屯区大淑乡胡豕甸,占地面积4万平方米,建筑面积3万平方米,公司是由日本古河电缆工业株式会社、
日本伊藤忠商事株式会社、日本古河电气
工业株式会社共同兴办的外商独资企业,投资总额5217万美元,注册资本2025万美元。
沈阳
13
上海滕仓电缆厂(日本滕仓控股)
上海南洋-滕仓电缆有限公司由上海市区电力投资发展总公司、上海电缆厂、上海旗忠(集团)有限公司和日本藤仓株式会社合资兴办,成立于1995年10月。
公司总投资额743万美元,注册资本425万美元。
主要产品有超咼层超咼速电梯电缆(扁型
PVC电梯电缆全系列)、耐火电缆、清洁电缆以及0.6/1KV交联电力电缆、PVC绝缘电力电缆、控制电缆、耐火控制电缆、绝缘导线等等。
宝胜普瑞斯曼超高压电缆有限公司(宝胜控股)
宝胜普睿司曼电缆有限公司是由普睿司曼电缆亚洲太平洋有限公司与宝胜集团依法成立的合资企业,总投资为三千万美元,占地60,000平方米。
主要从事制造和销售中压、高压和超高压电缆;
提供电缆接头、终端等全套电缆附件。
扬州
三、市场需求
当前国内、国际海底电缆存在广阔的市场及应用前景,主要体现如下几个市场:
1.沿海城市及岛屿市场
我国是一个海洋大国,拥有1.8万公里长的海岸线,6000多个大小岛屿散布在海岸的外缘。
海底电缆是沿海岛屿与城市之间电力与通信的重要传输手段。
沿海
城市之间、岛屿之间及岛屿与大陆之间所需光电复合海底电缆和海底交联电缆的2006年用量约为800km至U2020年预计需求量为3000km以上。
2.海上石油平台用海底电缆市场
据了解,各类每座海上石油平台上电缆的用量是:
自升式平台150km半潜式平
台180km采油平台200km生产平台200km生活平台100km。
最近,韩国为俄罗斯建造的一座特大型海上石油平台,共用各类电缆大约900km我国每年
新建、维修海上石油平台需要用各类电缆13000km约有15%勺海缆采用光电复合海底电缆和海底电力电缆,保守估计使用各种型号规格海底电缆约2000km。
3.河流湖泊等水下电缆市场由于改造江河、湖泊以及水库大坝的需要,水下电缆应用得越来越广泛,主要分布在长江、黄河、怒江、钱塘江、珠江等市场,2006年海底电缆的用量约为300km,至2020年市场需求量更加巨大。
4.海上风力发电及输电用海底电缆在陆地上风电快速发展的同时,风能利用的新的领域-海上风电悄然兴起,世界上很多国家制订计划开发海上风电场。
建设海上风电场是目前国际新能源发展的重要方向,也将是我国风电产业发展的"
方向中的方向"
。
中国目前已有近百家陆上风电场,至2006年总装机容量约260万千瓦,2007年有望达至500万千瓦,但海上风力发电场建设才刚刚起步。
预计至2020年风力发电总装机容量将达至3000万千瓦。
对于海底电缆来说,其在海上风力发电及输电上的应用拥有广阔的市场前景。
5.东南亚等国际市场东南亚各国如日本、韩国、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、越南、泰国、缅甸等目前还不具备海底电缆的生产能力,不少本地区域性海底电缆工程从西欧引进光电复合海底电缆,耗费巨大而我们的海底电缆生产企业具有成本和地域的优势,我国近邻国家、地区的海缆市场的需求量约为1500km通过以上的分析可
以看出,光电复合海底电缆和海底交联电缆的需求近来增长较快,未来需求看好。
我国海底电缆市场可谓一片大好,各个电缆企业应该充分抓住机遇,大力拓展沿海城市及岛屿市场、海上石油平台用海底电缆市场、海上风力发电及输电用海底电缆、河流湖泊等水下电缆市场以及东南亚等国际市场。
四、产业未来展望
海底电缆主要被用于长距离通讯网、通常用于远距离岛屿之间、跨海军事设施等较重要的领域。
虽然在一般情况下应用海底电缆传输电能要比同样长度的架空电缆昂贵,但相较于用小而孤立的发电站作地区性发电用海底电缆传输电往往更经济,尤其是在近海地区的应用好处更明显。
我国有漫长的海岸线,大大小小的岛屿星罗棋布,有着极为丰富的海洋资源,是我国可持续发展的重要物资基础。
随着我国综合国力不断增强和海洋开发的大力推进以及海洋渔业的发展,同时沿海人民为了改善环境,提高生产、生活质量,对电力、通讯的需求不断增强,为开发研究生产大长度高压海底电力光通讯复合缆提供了广阔的市场前景。
特别是我国浅海不断发现新的油气田,海上石油平台通讯、供电需要大量电缆,海洋渔业的发展,目前仍需要进口海底光缆和海底光电复合缆。
相较于陆地电缆来说,海底电缆具有两大优势:
一、海底电缆的铺设不需要坑道或用支架支撑,因此成本比较少,建设速度比较快;
二、海底电缆除了登陆地段以外,其大多被用在一定测试的
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