Le transport d'énergie à travers les océans est le seul moyen de réaliser une allocation optimale de l'énergie mondiale, de compléter les ressources énergétiques de chacun sur tous les continents et d'utiliser efficacement l'énergie propre. Il s’agit d’un maillon important dans la construction d’un Internet énergétique mondial qui s’étend sur cinq continents, relie quatre océans, traverse l’est et l’ouest et traverse le nord et le sud.
Les câbles sous-marins, les câbles de ponts maritimes, les câbles de tunnels sous-marins et les lignes aériennes maritimes sont les principaux moyens de réaliser l'interconnexion maritime et le transport de l'énergie éolienne offshore. Les câbles sous-marins sont les plus couramment utilisés.
Par rapport aux lignes aériennes, le transport par câble sous-marin représente moins de 1 % de la capacité de transport du réseau électrique mondial. Le développement de l’énergie éolienne offshore à grande échelle et l’interconnexion étendue des réseaux ont donné une impulsion directe au développement de la technologie des câbles sous-marins à haute tension CC, qui présente un grand potentiel de développement à l’avenir.
En 2019, la demande mondiale annuelle totale d'électricité atteignait 28 000 TWh et l'échelle de transport du réseau électrique mondial dépassait 3 000 GW, dont environ 26 GW étaient transportés par des projets de câbles sous-marins, soit moins de 1 %. En tant que première région à développer l'énergie éolienne offshore, l'Europe est devenue la région avec le plus grand nombre de projets de câbles sous-marins et la plus grande échelle de construction au monde. La longueur totale des câbles sous-marins a dépassé 6 200 km et la capacité totale de transmission a dépassé 22 GW. Avec le développement économique rapide, le développement des énergies propres et la demande croissante de réseaux trans-marins régionaux, l’Asie est progressivement en train de devenir un important marché d’applications d’ingénierie de câbles sous-marins à haute tension.
Fin 2019, la technologie des câbles sous-marins DC ultra haute tension a progressivement mûri, comprenant principalement deux voies techniques : l'isolation en papier imprégné collant et l'isolation extrudée. Le niveau technique peut atteindre ±200kV~±600kV/1000MW~2500MW. La technologie de fixation est un facteur clé dans la réalisation de câbles sous-marins de grande longueur. Les matériaux et processus associés sont extrêmement complexes et constituent le plus grand maillon faible.
Avec le développement rapide du développement d'énergie propre offshore à grande échelle et de l'interconnexion transocéanique des réseaux électriques, la demande de capacité de transmission, de distance et d'amélioration économique des projets de câbles sous-marins a progressivement augmenté, et la demande de développement de la technologie des câbles sous-marins EHV DC a continué à augmenter. On estime qu'au cours des 30 prochaines années, la distance totale de transmission des projets transmaritimes en Asie, en Europe, en Amérique du Nord et en Afrique atteindra respectivement 10 000 km, 9 000 km, 5 000 km et 4 000 km, et que la capacité totale atteindra 120 GW. , 120 GW, 40 GW et 50 GW respectivement, dont la capacité de transmission de la plupart des projets doit atteindre 4 000 à 8 000 MW, et certaines distances de transmission peuvent atteindre 2 000 à 3 000 km.
Il est techniquement difficile pour les câbles sous-marins DC ultra haute tension de répondre aux besoins futurs, il est donc urgent de développer une technologie de câbles sous-marins DC ultra haute tension de ± 800 kV et plus. En termes économiques, le coût global des câbles bipolaires sous-marins DC ultra haute tension de ± 200 ~ ± 600 kV est de 1 à 2,6 millions de dollars américains/km, soit 5 à 10 fois le coût des lignes aériennes du même niveau. , et son prix reste relativement élevé. Mais dans le même temps, à mesure que le niveau de tension et la section des conducteurs augmentent, le coût unitaire de capacité des câbles sous-marins à courant continu affiche une tendance à la baisse. Par conséquent, à l’avenir, les câbles sous-marins THT à courant continu de grande capacité seront plus économiques que les câbles sous-marins UHV à courant continu et auront de meilleures perspectives de développement.
Par rapport aux câbles sous-marins UHV DC, les câbles sous-marins EHV DC ont des exigences plus élevées en termes de technologies clés et d'indicateurs économiques complets. En termes de technologie, sur la base de la demande future en capacité, de la technologie de production et des capacités des équipements, il est prévu que la capacité de tenue à la tension unitaire des matériaux d'isolation de ± 800 kV ~ ± 1 100 kV/4 000 MW ~ 12 000 MW des câbles sous-marins EHV DC (isolation extrudée) dans le l'avenir ne devra pas être inférieur à 43 ~ 65 kV/mm. En termes d'économie, on s'attend à ce qu'à l'avenir, les câbles sous-marins CC ±500kV/2000MW~3000MW, ±600kV/4000MW et ±800kV/8000MW coûteront moins de 2,5 millions, 3 millions et 7 millions de dollars américains. /km pour avoir une bonne compétitivité sur le marché.
La recherche et le développement de câbles sous-marins THT DC seront confrontés à des goulots d'étranglement techniques majeurs tels que l'amélioration de la tension, de la capacité, de la distance et de la profondeur de la mer. L’amélioration économique est un facteur clé dans la promotion et l’application des câbles sous-marins THT DC. Les facteurs de marché et politiques sont des catalyseurs pour promouvoir davantage le développement des câbles sous-marins THT DC. Le développement des câbles sous-marins THT DC nécessite des percées dans les matériaux d'isolation, la technologie de traitement, la technologie des accessoires, la technologie de construction et la technologie de post-exploitation et de maintenance.
À court et moyen terme, le niveau technique du câble sous-marin EHV DC de ± 800 kV/4 000 MW peut être atteint, et le niveau technique de ± 800 kV/8 000 MW devrait être dépassé à moyen et long terme. Une technologie d'isolation en papier imprégné mature et fiable et une technologie d'isolation par extrusion en développement rapide sont les voies techniques permettant de réaliser des câbles sous-marins THT DC de faible capacité à court terme. Avec l'amélioration continue de la résistance thermique des matériaux isolants, elle devrait atteindre le niveau de ±800 kV/8 000 MW en 2035. On s'attend à ce que d'ici 2050, dans des conditions de percées majeures dans les propriétés des conducteurs et des matériaux isolants, il soit devrait franchir le niveau technique du niveau de tension de ± 1 100 kV.
La recherche et le développement de câbles sous-marins THT DC est un projet systématique étape par étape qui nécessite des percées dans des technologies clés telles que les matériaux, la conception et les processus par étapes et étapes.
Avant 2025, se concentrer sur l'optimisation de la conception de la structure d'isolation du papier imprégné et de la technologie d'extrusion, et construire la théorie de base de la conception de la structure d'isolation des câbles sous-marins à courant continu impliquant des paramètres tels que la charge d'espace, la température, le champ électrique, la conductivité, la constante diélectrique, etc., grâce à le nanodopage et la purification des matériaux de base ainsi que d'autres méthodes sont utilisés pour réduire l'impact de la charge d'espace, étudier le mécanisme d'inversion du champ électrique et les méthodes de suppression, et améliorer la technologie de traitement et la fiabilité opérationnelle du corps et des accessoires ; développer des terminaux de test de qualité EHV et construire une base de tests systématiques EHV ; répondre aux exigences du projet de câble sous-marin EHV DC ±800kV/4000MW.
De 2025 à 2035, améliorer le niveau de fabrication des matériaux d'isolation, développer des matériaux de base d'isolation de haute pureté et à valeur nette élevée, augmenter la résistance à la température à long terme à 110 °C, augmenter la résistance d'isolation à 43 kV/mm et rechercher un blindage adapté. matériels.
De 2035 à 2050, mener des recherches approfondies et complètes sur les matériaux de base d'isolation potentiels, améliorer les capacités de synthèse chimique et développer de nouveaux matériaux d'isolation avec une résistance d'isolation pouvant atteindre 65 kV/mm ; concevoir la structure d'isolation du câble sous-marin sur la base des caractéristiques de performance de nouveaux matériaux pour améliorer la résistance à l'eau, la résistance à la pression et la résistance à la déformation du corps du câble sous-marin, et former une capacité de traitement et un niveau de production pour une production industrielle de masse.
Avec l'avancement et la promotion de la technologie, l'économie deCâbles sous-marins THT DCsera grandement améliorée à l’avenir et les objectifs économiques attendus pourront être atteints. On estime qu'en 2050, le coût des câbles sous-marins CC de ±800 kV/4 000 MW et ±800 kV/8 000 MW atteindra 2,6 millions de dollars américains/km et 4,4 millions de dollars américains/km, et que le coût des câbles sous-marins de ±1 100 kV/12 000 MW devrait atteindre 5,8 millions de dollars US/km, avec une bonne économie et une bonne compétitivité sur le marché.
Le développement des câbles sous-marins THT DC apportera d’énormes avantages techniques, économiques, sociaux, environnementaux et politiques. D'une part, cela peut promouvoir le progrès technologique dans les domaines des matériaux, des processus, du contrôle et d'autres industries connexes, et stimuler les investissements dans des projets de transport d'énergie à courant continu trans-maritime pouvant atteindre 150 milliards de dollars américains. D’un autre côté, cela peut améliorer la sécurité de l’approvisionnement énergétique régional et créer environ 14 millions d’emplois dans les industries connexes. Dans le même temps, cela peut promouvoir le processus de propreté énergétique, résoudre efficacement le problème du changement climatique et réduire les ressources terrestres de plus de 100 000 km2.
De plus, le développement deCâbles sous-marins THT DCpeut également promouvoir un nouveau mécanisme d'échange d'énergie et d'électricité, accélérer le développement de l'énergie propre offshore et la construction d'un Internet énergétique mondial, améliorer le niveau d'interconnexion énergétique, améliorer le niveau d'approvisionnement électrique des pays insulaires et améliorer la sécurité du transport d'énergie. . Promouvoir un développement régional coordonné.