动态缆发展里程碑、当前困境和未来方向

    发布日期:2025/8/11 10:57:49    来源:海洋装备与关键材料    阅读次数:

    截至2025年初,我国“引领号”、“扶摇号”、“海油观澜号”、“国能共享号”、“明阳天成号”,5个漂浮式示范项目的总装机容量为39.55MW,已占全球总装机容量的17%。

    为适应漂浮式风电机组的动态特性,必须配套使用动态电缆。漂浮式风机都是通过动态电缆体不断向外部输送电力。全球风能理事会(GWEC)预计,2030年全球累计漂浮式海上风电装机将达到18.9GW,其中亚洲将以9961MW(占52.7%)展现出巨大的市场潜力。

    发展里程碑

    2009年,挪威国家石油和天然气公司(Equinor)开发并制造了世界上第一台漂浮式风机试验样机Hywind Demo,耐克森公司为其提供动态电缆;在其服役了8年后,世界上第一座漂浮式海上风电场Hywind Scotland问世,并在苏格兰投入运行,使用的还是耐克森公司生产的33kV动态电缆;

    2020年1月3日,葡萄牙电力集团EDP及其合作伙伴宣布,葡萄牙Windfloat Atlantic漂浮式海上风电项目成功并网发电,该项目装机容量为25MW,使用JDR公司生产的66kV动态电缆;

    2021年12月7日,三峡“引领号”机组正式并网发电,标志着我国在全球率先具备大容量抗台风型漂浮式海上风电机组自主研发、制造、安装及运营能力,其应用的就是宁波东方生产的35kV动态电缆;

    2022年8月,“扶摇号”落户湛江徐闻罗斗沙海域,该平台连接了35kV与66kV的动态电缆系统;亨通作为海缆供应商及敷设承建商,提供了国内首根应用于65m以上海深的高压动态电缆,助力中国实现了超65m动态电缆敷设领域从无到有的跨越;

    2023年,中天科技完成了全球首个漂浮式“风电+光伏+养殖”融合项目35kV动态海缆工程,联合风机施工单位上海源威确定施工方案,提供了集动态海缆、附件系统化供货与施工安装的一体化服务;次年,中天海缆承接“明阳天成号”漂浮式风力发电动态缆项目,基于青洲四的水文环境条件和全回转浮式基础的运动响应,针对性地开展水动力分析,解决海生物附着、大范围偏移等问题。

    国内的动态电缆技术起步相对较晚,现在主流的设计和生产厂商主要有中天科技、江苏亨通、宁波东方等。

    国外,漂浮式风机动态电缆的研发工作比较领先,国际知名电缆厂商有Aker Solutions、General Cable、Prysmian、NKT等。

    当前困境

    总体来看,随着国内大型海上漂浮式风电项目的推进,国内动态电缆的发展正处于上升阶段,相关技术和标准不断更新。国内的电缆厂商已经从单纯地设计与制造满足浮体特性的动态电缆,升级到能够提供包括动态电缆及其专业附件在内的生产、施工及安装的一体化服务。东方电缆、中天科技等厂商已经在积极拓展国外市场,为国外的漂浮式风电以及海油平台等项目提供动态电缆。

    目前,国内的动态电缆行业仍困难重重,海生物附着、浅水海域构型设计、后期运维以及相关专业人员的培养都是当前行业面临的巨大挑战。只有解决当前困境,我国的海上漂浮式风电才能向着产业化、集群化和商业化不断迈进。

    未来方向

    展望未来,海生物防治、系泊电缆以及快速安装与解脱装置等会成为国内电缆行业技术发展的主要方向。

    (1)近些年,某些电缆公司已经开始在南海典型风场开展抗海生物污损试验。聚四氟乙烯(PTFE)高结晶膜耐浸泡、抗腐蚀且包裹后机械性能优秀。在电缆表面涂敷PTFE膜,可以防治海生物附着。

    (2)面对浅水域动态电缆设计困境,专家提出了动态电缆与系泊相结合(系泊电缆)的设想。强韧的系泊钢索周围分布铜导线,再由绝缘层与铠装包覆。该设计能够有效杜绝浅水区域内平台偏移导致的电缆拱出水面和弯曲半径超过阈值的问题。大多数海上漂浮式光伏项目计划采用这种动态电缆。

    (3)为解决台风等极端天气下电缆保护的问题,弯曲加强件快速安装和解脱装置(BSC)应运而生,通过BSC的液压式锁紧机构可以实现动态电缆端头与漂浮式平台J型管的快速解脱。经过泄压后,动态电缆快速撤离浮式平台,并进行海底湿存;而平台则可以拖到近岸避风。目前已有相关厂家正在研发该类装置。

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