三层共挤工艺是柔性直流海缆制造中最关键的工序,它通过保证导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽三个界面的光滑统一,直接决定了大截面、高电压等级直流海缆的绝缘质量与长期运行稳定性,从而为深远海风电的长距离、大容量输电提供了制造前提。

海上风电向远海发展,输电距离拉长后,柔性直流方案的经济性优势逐步凸显。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:当输电距离超过70km时,柔性直流输电方案更具经济性。这是因为与交流海缆相比,柔性直流海缆不存在交变电磁场,不会损耗导体、金属套等材料,且在相同电缆类型、导体截面和敷设条件下,载流量和输电容量要大得多。

三层共挤为何是柔性直流海缆的核心壁垒

柔性直流海缆的技术难点主要体现在绝缘加工环节。与交流海缆不同,柔性直流海缆在工作过程中出现温升后,可能导致绝缘内最大场强从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极高。

在批量制造过程中,导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽的三层共挤成为最关键的工序——需要通过3个独立挤出机完成材料熔融塑化后,推进至共挤机头,再通过模具系统进行设计尺寸下的连续挤出。导体屏蔽和绝缘屏蔽均为半导电材料,与绝缘共挤后形成内外两个界面,这两个界面的光滑统一,对直流海缆电场分布和长期电气性能稳定性至关重要。

工艺能力与深远海项目的相互牵引

三层共挤工艺的成熟度,直接决定了企业能否承接深远海示范项目。目前,国内有能力生产柔性直流海缆的企业仅有三家,分别是东方电缆、中天科技和亨通光电。这三家企业凭借该工艺能力,成为深远海柔性直流输电项目的主要承接方,印证了需求与工艺之间的相互牵引关系。

此外,柔性直流海缆的绝缘材料以交联聚乙烯为主,因其导热性好、输送容量大、损耗低,是应用最广泛的绝缘材料。目前国内交联聚乙烯仍主要依赖进口,但随着国内产线的投产,未来国产化率有望逐步提升,这将进一步支撑柔性直流海缆的规模化生产与深远海风电项目的落地。

常见问题

为什么深远海风电更适合用柔性直流海缆?

随着海上风电向远海发展,输电距离逐渐拉长,柔性直流海缆的经济性相对增强。对于容量400MW及以上的风电场,当输电距离超过70km时,柔性直流方案的工程造价开始低于交流方案,因此成为深远海项目的优选。

三层共挤工艺对海缆性能有什么具体影响?

三层共挤直接决定导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽三个界面的光滑统一程度。这两个界面的质量对直流海缆的电场分布和长期电气性能稳定性至关重要,是保障大容量、高电压等级直流海缆可靠运行的前提。

目前哪些企业具备柔性直流海缆的生产能力?

国内具备柔性直流海缆生产能力的企业为东方电缆、中天科技和亨通光电三家。其中中天科技在柔性直流领域承接了较多项目,尤其在400kV柔性直流海缆订单方面具备较强优势。