远海风电加速开发,送出海缆由交流转向柔性直流,带来的并非单一产品的线性放量,而是海缆价值量与造价结构的双重抬升。 交流海缆在输电距离达到一定长度后会出现过电压问题,需增装高抗,导致成本上升、经济性减弱;柔性直流方案不存在这一问题。对于容量400MW及以上的海上风电场,交直流输电方案的造价曲线交叉点出现在60—70km的输送距离之间:70km以内交流经济性更强,超过70km则更宜采用柔性直流方案。远海化因此直接扩大了柔性直流海缆与换流设备的增量需求。

一、距离阈值如何撬动路线切换

交流方案的经济性拐点来自过电压治理成本。无论220kV还是500kV,本质上都是交流电,达到一定长度后需增装高抗,成本随之增加。柔性直流则无需电抗器,且不存在交变电磁场,不会损耗导体、金属套等材料;在相同的电缆类型、导体截面和敷设条件下,直流海缆的载流量和输电容量也要大得多。

由此,远海化扩大单位送出距离,也同步扩大了直流缆在送出环节的占比。以400MW风电场为例,交流方案工程造价从20km的11亿元升至100km的38.7亿元,直流方案则从17.6亿元升至35.2亿元,两者在60—70km区间交叉,之后直流方案的成本优势持续拉大。

二、增量落在哪里:直流缆与换流设备

技术路线切换带来的增量,主要体现为两块:一是柔性直流海缆本体,二是换流设备等配套环节。柔性直流海缆的技术难点集中在绝缘加工:工作温升后,绝缘内最大场强可能由靠近导体屏蔽处向靠近绝缘屏蔽处迁移,因此对绝缘屏蔽和绝缘界面的完好性要求很高。批量制造中,导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽的三层共挤是最关键工序,需通过3个独立挤出机完成材料熔融塑化后,推进至共挤机头,再经模具系统连续挤出;内外两个界面的光滑统一,对电场分布和长期电气性能稳定性至关重要。

供给格局方面,目前有能力生产柔性直流海缆的为东方电缆、中天科技和亨通光电三家,其中中天科技在柔性直流领域优势较为突出,400kV柔性直流海缆订单目前只有其一家具备。

三、造价结构的变化方向

从成本构成看,除铜、铝等导体材料外,价值量最大的是绝缘材料,占比接近原材料成本的10%。以中天海缆2020年原材料采购情况为例,电解铜占34.87%、铜杆占32.38%、绝缘材料占8.79%、合金铅锭占7.72%。柔性直流海缆对绝缘界面与屏蔽工艺的要求更高,价值量结构会相应向绝缘与屏蔽环节倾斜,但具体单位造价的抬升幅度,需以具体项目招标与后续公开数据为准。

常见问题

柔性直流海缆为什么在远海项目中更有优势?

交流海缆达到一定长度后存在过电压问题,需增装高抗,成本增加、经济性减弱;柔性直流不存在这一问题。同时直流海缆无交变电磁场,不损耗导体、金属套等材料,相同条件下载流量和输电容量更大。

交直流方案的经济性分界点在哪里?

对于容量400MW及以上的海上风电场,两种方案造价曲线的交叉点出现在60—70km的输送距离之间。输电距离在70km以内时交流经济性更强,超过70km时更宜采用柔性直流输电方案。

柔性直流海缆的技术门槛主要体现在哪?

主要体现于绝缘加工。直流海缆温升后绝缘内最大场强位置会发生迁移,对绝缘屏蔽和绝缘界面完好性要求很高,导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽的三层共挤是最关键工序。目前具备生产能力的是东方电缆、中天科技和亨通光电三家。