Transoceaniczny przesył energii to jedyny sposób na optymalną alokację globalnej energii, wzajemne uzupełnianie się zasobów energetycznych na wszystkich kontynentach i efektywne wykorzystanie czystej energii. Jest ważnym ogniwem w budowie globalnego Internetu energetycznego, który rozciąga się na pięć kontynentów, łączy cztery oceany, przemierza wschód i zachód oraz biegnie przez północ i południe.
Kable podmorskie, kable mostowe, podmorskie kable tunelowe i morskie linie napowietrzne to główne sposoby realizacji połączeń międzymorskich i przesyłu morskiej energii wiatrowej. Najczęściej stosowane są kable podmorskie.
W porównaniu z liniami napowietrznymi, podmorski przesył kablowy stanowi mniej niż 1% zdolności przesyłowej globalnej sieci energetycznej. Rozwój morskiej energetyki wiatrowej na dużą skalę i rozległe połączenia sieciowe zapewniły bezpośredni impuls do rozwoju technologii podmorskich kabli prądu stałego wysokiego napięcia, która ma ogromny potencjał rozwoju w przyszłości.
Od 2019 r. Całkowite roczne światowe zapotrzebowanie na energię elektryczną osiągnęło 28 000 TWh, a skala przesyłu globalnej sieci elektroenergetycznej przekroczyła 3000 GW, z czego około 26 GW zostało przesłane w ramach projektów kabli podmorskich, co stanowi mniej niż 1%. Jako pierwszy region, który rozwinął morską energetykę wiatrową, Europa stała się regionem o największej liczbie projektów kabli podmorskich i największej skali budowy na świecie. Całkowita długość kabli podmorskich przekroczyła 6200 km, a łączna moc przesyłowa przekroczyła 22 GW. Wraz z szybkim rozwojem gospodarczym, rozwojem czystej energii i rosnącym zapotrzebowaniem na regionalne sieci międzymorskie, Azja stopniowo staje się ważnym rynkiem zastosowań podmorskich kabli wysokiego napięcia.
Do końca 2019 roku stopniowo dojrzewała technologia podmorskich kabli prądu stałego ultrawysokiego napięcia, obejmująca głównie dwie ścieżki techniczne: izolację z papieru lepkiego impregnowanego oraz izolację wytłaczaną. Poziom techniczny może osiągnąć ± 200 kV ~ ± 600 kV / 1000 MW ~ 2500 MW. Technologia mocowania jest kluczowym czynnikiem przy realizacji długich kabli podmorskich. Powiązane materiały i procesy są niezwykle złożone i stanowią największe słabe ogniwo.
Wraz z szybkim rozwojem rozwoju czystej energii morskiej na dużą skalę i międzyoceanicznymi połączeniami sieci energetycznych, zapotrzebowanie na zdolność przesyłową projektów podmorskich kabli, odległość i poprawę ekonomiczną stopniowo wzrasta, a także zapotrzebowanie na rozwój technologii podmorskich kabli prądu stałego EHV nadal wzrasta. Szacuje się, że w ciągu najbliższych 30 lat łączna odległość przesyłu projektów transmorskich w Azji, Europie, Ameryce Północnej i Afryce osiągnie odpowiednio 10 000 km, 9 000 km, 5 000 km i 4 000 km, a łączna moc osiągnie 120 GW , odpowiednio 120 GW, 40 GW i 50 GW, z czego zdolność przesyłowa większości projektów musi osiągnąć 4000 ~ 8000 MW, a niektóre odległości transmisji mogą sięgać 2000 ~ 3000 km.
Zaspokojenie przyszłych potrzeb jest technicznie trudne w przypadku podmorskich kabli prądu stałego o bardzo wysokim napięciu, dlatego pilnie należy opracować technologię podmorskich kabli prądu stałego o ultrawysokim napięciu wynoszącym ± 800 kV i więcej. Z ekonomicznego punktu widzenia całkowity koszt dwubiegunowych kabli podmorskich prądu stałego o ultrawysokim napięciu ± 200 ~ ± 600 kV wynosi od 1 miliona do 2,6 miliona dolarów amerykańskich/km, co stanowi 5 do 10 razy więcej niż koszt linii napowietrznych tego samego poziomu i nadal ma stosunkowo wysoką cenę. Jednocześnie jednak wraz ze wzrostem poziomu napięcia i przekroju przewodu jednostkowy koszt pojemności podmorskich kabli prądu stałego wykazuje tendencję spadkową. Dlatego w przyszłości podmorskie kable prądu stałego EHV o dużej pojemności będą bardziej ekonomiczne niż kable podmorskie prądu stałego UHV i będą miały lepsze perspektywy rozwoju.
W porównaniu z kablami podmorskimi UHV DC, kable podmorskie EHV DC mają wyższe wymagania w zakresie kluczowych technologii i kompleksowych wskaźników ekonomicznych. Jeśli chodzi o technologię, w oparciu o przyszłe zapotrzebowanie na moc, technologię produkcji i możliwości sprzętu, oczekuje się, że wytrzymałość na napięcie jednostkowe materiałów izolacyjnych będzie wynosić ±800kV~±1100kV/4000MW~12000MW podmorskich kabli EHV DC (izolacja wytłaczana) w w przyszłości będzie musiało wynosić nie mniej niż 43 ~ 65 kV/mm. Jeśli chodzi o ekonomię, oczekuje się, że w przyszłości kable podmorskie prądu stałego ± 500 kV/2000 MW ~ 3000 MW, ± 600 kV/4000 MW i ± 800 kV/8000 MW będą musiały kosztować mniej niż 2,5 miliona, 3 miliony i 7 milionów dolarów amerykańskich /km, aby mieć dobrą konkurencyjność na rynku.
Badania i rozwój podmorskich kabli prądu stałego EHV napotkają podstawowe wąskie gardła techniczne, takie jak poprawa napięcia, pojemności, odległości i głębokości morza. Poprawa ekonomiczna jest kluczowym czynnikiem w promocji i zastosowaniu podmorskich kabli prądu stałego EHV. Czynniki rynkowe i polityczne są katalizatorami dalszego promowania rozwoju podmorskich kabli EHV DC. Rozwój podmorskich kabli EHV DC wymaga przełomowych rozwiązań w zakresie materiałów izolacyjnych, technologii przetwarzania, technologii akcesoriów, technologii konstrukcyjnej oraz technologii pooperacyjnej i konserwacji.
W perspektywie krótko- i średnioterminowej w przyszłości możliwy jest do osiągnięcia poziom techniczny ±800kV/4000MW EHV DC w kablu podmorskim, a w średnim i długim terminie oczekuje się przekroczenia poziomu technicznego ±800kV/8000MW. Dojrzała i niezawodna technologia izolacji z papieru impregnowanego oraz szybko rozwijająca się technologia izolacji metodą wytłaczania to techniczne ścieżki realizacji w najbliższej przyszłości podmorskich kabli EHV DC o małej pojemności. Przy dalszej poprawie odporności cieplnej materiałów izolacyjnych oczekuje się, że w roku 2035 osiągnie ona poziom ±800kV/8000MW. Oczekuje się, że do roku 2050, w warunkach znaczących przełomów we właściwościach przewodów i materiałów izolacyjnych, oczekuje się przebicia poziomu technicznego napięcia ±1100 kV.
Badania i rozwój podmorskich kabli prądu stałego EHV to systematyczny projekt krok po kroku, który wymaga etapowych i etapowych przełomów w kluczowych technologiach, takich jak materiały, projektowanie i procesy.
Przed 2025 rokiem skoncentruj się na optymalizacji projektu struktury izolacji impregnowanego papieru i technologii wytłaczania oraz zbuduj podstawową teorię projektowania konstrukcji izolacji kabla podmorskiego prądu stałego, obejmującą takie parametry, jak ładunek kosmiczny, temperatura, pole elektryczne, przewodność, stała dielektryczna itp., poprzez stosuje się nanodomieszkowanie i oczyszczanie materiałów podstawowych oraz inne metody w celu zmniejszenia wpływu ładunku kosmicznego, badania mechanizmu odwracania pola elektrycznego i metod tłumienia oraz poprawy technologii przetwarzania i niezawodności działania korpusu i akcesoriów; opracować terminale testowe klasy EHV i zbudować systematyczną bazę testową EHV; spełniają wymagania projektu kabla podmorskiego ± 800 kV / 4000 MW EHV DC.
W latach 2025–2035 poprawić poziom produkcji materiałów izolacyjnych, opracować podstawowe materiały izolacyjne o wysokiej czystości i wysokiej zawartości netto, zwiększyć długoterminową odporność na temperaturę do 110°C, zwiększyć wytrzymałość izolacji do 43 kV/mm oraz przeprowadzić badania dopasowujące ekranowanie przybory.
W latach 2035–2050 przeprowadzić dogłębne i kompleksowe badania nad potencjalnymi materiałami bazowymi do izolacji, ulepszyć możliwości syntezy chemicznej i opracować nowe materiały izolacyjne o wytrzymałości izolacji aż do 65 kV/mm; zaprojektować strukturę izolacji kabla podmorskiego w oparciu o właściwości użytkowe nowych materiałów, aby poprawić wodoodporność, odporność na ciśnienie i odporność na odkształcenia korpusu kabla podmorskiego oraz stworzyć możliwości przetwarzania i poziom produkcji dla masowej produkcji przemysłowej.
Wraz z postępem i promocją technologii ekonomikaKable podmorskie EHV DCw przyszłości ulegnie znacznej poprawie i możliwe będzie osiągnięcie oczekiwanych celów gospodarczych. Szacuje się, że w roku 2050 koszt podmorskich kabli prądu stałego ±800kV/4000MW i ±800kV/8000MW osiągnie poziom 2,6 mln USD/km i 4,4 mln USD/km, a koszt kabli podmorskich ±1100kV/12000MW wyniesie 5,8 mln USD/km, przy dobrej ekonomii i konkurencyjności rynkowej.
Rozwój podmorskich kabli prądu stałego EHV przyniesie ogromne korzyści techniczne, ekonomiczne, społeczne, środowiskowe i polityczne. Z jednej strony może promować postęp technologiczny w materiałach, procesach, kontroli i innych pokrewnych gałęziach przemysłu, a także pobudzać inwestycje w projekty międzymorskiego przesyłu energii elektrycznej prądu stałego o wartości do 150 miliardów dolarów amerykańskich. Z drugiej strony może poprawić regionalne bezpieczeństwo dostaw energii i stworzyć około 14 milionów miejsc pracy w powiązanych branżach. Jednocześnie może promować proces czystości energetycznej, skutecznie rozwiązać problem zmian klimatycznych i zmniejszyć zasoby ziemi o ponad 100 000 km2.
Poza tym rozwójKable podmorskie EHV DCmoże także promować nowy mechanizm handlu energią i mocą, przyspieszyć rozwój czystej energii morskiej i budowę globalnego Internetu energetycznego, podnieść poziom wzajemnych połączeń energetycznych, poprawić poziom zaopatrzenia w energię krajów wyspiarskich oraz poprawić bezpieczeństwo przesyłu energii . Promowanie skoordynowanego rozwoju regionalnego.