La transmisión de energía del océano es la única forma de realizar la asignación óptima de la energía global, complementar los recursos energéticos de los demás en todos los continentes y utilizar eficientemente la energía limpia. Es un vínculo importante en la construcción de un Internet de energía global que abarca cinco continentes, conecta cuatro océanos, atraviesa este y oeste, y corre por el norte y el sur.
Los cables submarinos, los cables de puente de mar, cables de túnel submarino y líneas de arriba en el mar de mares cruzados son las principales formas de lograr la interconexión de la interfaz de mar y la transmisión de energía eólica en alta mar. Los cables submarinos son los más utilizados.
En comparación con las líneas aéreas, la transmisión de cable submarino representa menos del 1% de la capacidad de transmisión de la red eléctrica global. El desarrollo de energía eólica en alta mar y la interconexión extensa de la cuadrícula han proporcionado un ímpetu directo para el desarrollo de la tecnología de cable submarino de CC de alto voltaje, que tiene un gran potencial de desarrollo en el futuro.
A partir de 2019, la demanda total anual de electricidad global alcanzó 28,000tWH, y la escala de transmisión de la red eléctrica global excedió los 3.000GW, de los cuales aproximadamente 26 GW fueron transmitidos por proyectos de cable submarino, lo que representa menos del 1%. Como la primera región en desarrollar energía eólica en alta mar, Europa se ha convertido en la región con el mayor número de proyectos de cable submarino y la mayor escala de construcción del mundo. La longitud total de los cables submarinos ha excedido los 6.200 km y la capacidad de transmisión total ha excedido 22GW. Con el rápido desarrollo económico, el desarrollo de la energía limpia y la creciente demanda de redes regionales entre los mares cruzados, Asia se está convirtiendo gradualmente en un importante mercado de aplicaciones de ingeniería de cable submarina de alto voltaje.
A finales de 2019, la tecnología de los cables submarinos de CC de ultra alto voltaje ha madurado gradualmente, principalmente incluyendo dos rutas técnicas: aislamiento de papel impregnado y aislamiento extruido. El nivel técnico puede alcanzar ± 200kV ~ ± 600kV/1000MW ~ 2500MW. La tecnología de apego es un factor clave para realizar cables submarinos de larga duración. Los materiales y procesos relacionados son extremadamente complejos y son el vínculo débil más grande.
Con el rápido desarrollo del desarrollo de energía limpia en alta mar y la interconexión de las redes eléctricas de la energía, la demanda de la capacidad de transmisión del proyecto de cable submarino, la distancia y la mejora económica han aumentado gradualmente, y la demanda de desarrollo de tecnología de cable submarino EHV DC ha continuado aumentando. Se estima que en los próximos 30 años, la distancia de transmisión total de los proyectos internos en Asia, Europa, América del Norte y África alcanzará los 10,000 km, 9,000 km, 5,000 km y 4,000 km, respectivamente, y la capacidad total será de 120GW, 120GW, 40GW y 50GW respectivamente, de los cuales la capacidad de transmisión de la mayoría de los proyectos debe alcanzar 4000 ~ 8000MW, y algunos de transmisión pueden alcanzar 20000 ~ 3000 mm.
Técnicamente es difícil para los cables submarinos de CC de ultra alta voltaje para satisfacer las necesidades futuras, por lo que es urgente desarrollar ± 800kV y por encima de la tecnología de cable submarino de CC de voltaje ultra alto. En términos de economía, el costo integral de ± 200 ~ ± 600kV de cable bipolar de cable submarino de CC ultra alto voltaje es de 1 millón a 2.6 millones de dólares/km de 5 a 10 veces el costo de las líneas generales del mismo nivel, y todavía tiene un precio relativamente alto. Pero al mismo tiempo, a medida que aumenta el nivel de voltaje y la sección transversal del conductor, el costo de la capacidad de la unidad de los cables submarinos de CC muestra una tendencia a la baja. Por lo tanto, en el futuro, los cables submarinos de CC de gran capacidad EHV serán más económicos que los cables submarinos de UHV DC y tendrán una mejor perspectiva de desarrollo.
En comparación con los cables submarinos de UHV DC, los cables submarinos EHV DC tienen requisitos más altos en términos de tecnologías clave e indicadores económicos integrales. En términos de tecnología, basado en la demanda de capacidad futura, la tecnología de producción y las capacidades de equipos, se espera que la capacidad de voltaje de la unidad soporte la capacidad de los materiales de aislamiento de ± 800kV ~ ± 1100kV/4000MW ~ 12000MW EHV DC Submarino (aislamiento extruido) en el futuro deberá ser no menos de 43 ~ 65kV/mm. En términos de economía, se espera que en el futuro, ± 500kV/2000MW ~ 3000MW, ± 600kV/4000MW, y ± 800kV/8000MW Cables de CC DC necesitarán costar menos de 2.5 millones, 3 millones y 7 millones de dólares/km para tener una buena competitividad del mercado.
La investigación y el desarrollo de los cables submarinos EHV DC enfrentarán cuellos de botella técnicos centrales, como mejoras de voltaje, capacidad, distancia y profundidad del mar. La mejora económica es un factor clave en la promoción y la aplicación de cables submarinos EHV DC. Los factores de mercado y políticas son catalizadores para promover aún más el desarrollo de cables submarinos EHV DC El desarrollo de los cables submarinos EHV DC requiere avances en materiales de aislamiento, tecnología de procesamiento, tecnología de accesorios, tecnología de construcción y tecnología posterior a la operación y mantenimiento.
A corto y mediano plazo en el futuro, se puede lograr el nivel técnico de cable submarino EHV CC de ± 800kV/4000MW CC, y se espera que el nivel técnico de ± 800kV/8000MW se supere en el medio y a largo plazo. La tecnología de aislamiento de papel impregnada madura y confiable y el desarrollo rápido de la tecnología de aislamiento de extrusión son las rutas técnicas para realizar cables submarinos EHV DC de baja capacidad a corto plazo en el futuro. Con la mejora adicional de la resistencia al calor de los materiales de aislamiento, se espera que alcance el nivel de ± 800kV/8000MW en 2035. Se espera que para 2050, bajo las condiciones de avances importantes en las propiedades de los conductores y los materiales aislantes, se espera que rompa el nivel técnico de nivel de voltaje de ± 1100 kV.
La investigación y el desarrollo de los cables submarinos EHV DC es un proyecto sistemático paso a paso que requiere avances en tecnologías clave como materiales, diseño y procesos en etapas y pasos.
Before 2025, focus on optimizing the insulation structure design of impregnated paper and extrusion technology, and construct the basic theory of DC submarine cable insulation structure design involving parameters such as space charge, temperature, electric field, conductivity, dielectric constant, etc., through nano-doping and base material purification and other methods are used to reduce the impact of space charge, study the electric field reversal mechanism and suppression methods, and improve the processing technology and operational reliability del cuerpo y accesorios; desarrollar terminales de prueba de grado EHV y construir una base de prueba sistemática EHV; cumplir con los requisitos para el proyecto de cable submarino EHV DC EHV de ± 800kV/4000MW.
De 2025 a 2035, mejore el nivel de fabricación de materiales de aislamiento, desarrolle materiales base de aislamiento de alta pureza y de alta red, aumente la resistencia a la temperatura a largo plazo a 110 ° C, aumente la resistencia al aislamiento a 43kV/mm e investigue materiales de protección de protección.
De 2035 a 2050, realice una investigación en profundidad e integral sobre posibles materiales base de aislamiento, mejore las capacidades de síntesis química y desarrolle nuevos materiales de aislamiento con resistencia a aislamiento de hasta 65 kV/mm; Diseñe la estructura de aislamiento del cable submarino basada en las características de rendimiento de los nuevos materiales para mejorar la resistencia al agua, la resistencia a la presión y la resistencia a la deformación del cuerpo del cable submarino, y formar una capacidad de procesamiento y nivel de producción para la producción industrial de masas.
Con el avance y la promoción de la tecnología, la economía deCables submarinos EHV DCSe mejorará mucho en el futuro y se pueden lograr los objetivos económicos esperados. Se estima que en 2050, el costo de ± 800kV/4000MW y ± 800kV/8000MW CC Submarine Cabes alcanzará los US $ 2.6 millones/km y US $ 4.4 millones/km, y el costo de ± 1100kV/12000MW submarino se espera que alcance $ 5.8 millones/km/km, con buena economía y competencia en el mercado.
El desarrollo de cables submarinos EHV DC traerá enormes beneficios técnicos, económicos, ambientales sociales y políticos. Por un lado, puede promover el progreso tecnológico en materiales, procesos, control y otras industrias relacionadas, e impulsar la inversión en proyectos de transmisión de energía DC de alta mar de hasta 150 mil millones de dólares estadounidenses. Por otro lado, puede mejorar la seguridad regional de suministro de energía y crear aproximadamente 14 millones de empleos en industrias relacionadas. Al mismo tiempo, puede promover el proceso de limpieza de energía, abordar efectivamente el problema del cambio climático y reducir los recursos de la tierra en más de 100,000 km2.
Además, el desarrollo deCables submarinos EHV DCTambién puede promover un nuevo mecanismo de comercio de energía y energía, acelerar el desarrollo de la energía limpia en alta mar y la construcción de una energía de Internet global, mejorar el nivel de interconexión de energía, mejorar el nivel de suministro de energía de los países isleños y mejorar la seguridad de la transmisión de energía. Promover el desarrollo regional coordinado.