A transmissão de energia através do oceano é a única maneira de realizar a alocação ideal de energia global, complementar os recursos energéticos uns dos outros em todos os continentes e utilizar eficientemente a energia limpa. É um elo importante na construção de uma Internet energética global que abrange cinco continentes, liga quatro oceanos, atravessa o leste e o oeste e atravessa o norte e o sul.
Cabos submarinos, cabos de pontes marítimas, cabos de túneis submarinos e linhas aéreas transmarinas são as principais formas de alcançar a interconexão marítima e a transmissão de energia eólica offshore. Os cabos submarinos são os mais comumente usados.
Em comparação com as linhas aéreas, a transmissão por cabo submarino representa menos de 1% da capacidade de transmissão da rede elétrica global. O desenvolvimento de energia eólica offshore em grande escala e a extensa interligação da rede proporcionaram um impulso direto ao desenvolvimento da tecnologia de cabos submarinos CC de alta tensão, que tem um grande potencial de desenvolvimento no futuro.
Em 2019, a procura global anual total de eletricidade atingiu 28.000 TWh, e a escala de transmissão da rede elétrica global excedeu 3.000 GW, dos quais aproximadamente 26 GW foram transmitidos por projetos de cabos submarinos, representando menos de 1%. Sendo a primeira região a desenvolver energia eólica offshore, a Europa tornou-se a região com o maior número de projetos de cabos submarinos e a maior escala de construção no mundo. O comprimento total dos cabos submarinos ultrapassou os 6.200 km e a capacidade total de transmissão ultrapassou os 22 GW. Com o rápido desenvolvimento económico, o desenvolvimento de energia limpa e a crescente procura de redes regionais transmarítimas, a Ásia está gradualmente a tornar-se num importante mercado de aplicações de engenharia de cabos submarinos de alta tensão.
No final de 2019, a tecnologia de cabos submarinos CC de ultra-alta tensão amadureceu gradualmente, incluindo principalmente duas rotas técnicas: isolamento de papel impregnado pegajoso e isolamento extrudado. O nível técnico pode atingir ±200kV~±600kV/1000MW~2500MW. A tecnologia de fixação é um fator chave na realização de cabos submarinos de longo comprimento. Os materiais e processos relacionados são extremamente complexos e constituem o maior elo fraco.
Com o rápido desenvolvimento do desenvolvimento de energia limpa offshore em grande escala e da interconexão transoceânica de redes elétricas, a demanda por capacidade de transmissão de projetos de cabos submarinos, distância e melhoria econômica aumentou gradualmente, e a demanda pelo desenvolvimento de tecnologia de cabos submarinos EHV DC continuou a aumentar. Estima-se que nos próximos 30 anos, a distância total de transmissão de projetos transmarítimos na Ásia, Europa, América do Norte e África atingirá 10.000 km, 9.000 km, 5.000 km e 4.000 km, respetivamente, e a capacidade total atingirá 120 GW. , 120 GW, 40 GW e 50 GW respectivamente, dos quais a capacidade de transmissão da maioria dos projetos precisa atingir 4.000 ~ 8.000 MW, e algumas distâncias de transmissão podem chegar a 2.000 ~ 3.000 km.
É tecnicamente difícil que cabos submarinos CC de ultra-alta tensão atendam às necessidades futuras, por isso é urgente desenvolver tecnologia de cabos submarinos CC de ± 800kV e acima de ultra-alta tensão. Em termos de economia, o custo abrangente de cabos bipolares de cabos submarinos DC de ± 200 ~ ± 600 kV de ultra-alta tensão é de 1 milhão a 2,6 milhões de dólares americanos / km, o que é 5 a 10 vezes o custo de linhas aéreas do mesmo nível , e ainda tem um preço relativamente alto. Mas, ao mesmo tempo, à medida que o nível de tensão e a secção transversal do condutor aumentam, o custo unitário da capacidade dos cabos submarinos DC mostra uma tendência decrescente. Portanto, no futuro, os cabos submarinos DC de grande capacidade EHV serão mais econômicos do que os cabos submarinos DC UHV e terão melhores perspectivas de desenvolvimento.
Em comparação com os cabos submarinos UHV DC, os cabos submarinos EHV DC têm requisitos mais elevados em termos de tecnologias-chave e indicadores económicos abrangentes. Em termos de tecnologia, com base na demanda futura de capacidade, tecnologia de produção e capacidades de equipamentos, espera-se que a capacidade de resistência à tensão unitária dos materiais de isolamento de cabos submarinos DC de ±800kV~±1100kV/4000MW~12000MW EHV (isolamento extrudado) no futuro não deverá ser inferior a 43~65kV/mm. Em termos de economia, espera-se que, no futuro, os cabos submarinos DC de ±500kV/2000MW~3000MW, ±600kV/4000MW e ±800kV/8000MW DC precisem custar menos de 2,5 milhões, 3 milhões e 7 milhões de dólares americanos. /km para ter boa competitividade no mercado.
A pesquisa e o desenvolvimento de cabos submarinos EHV DC enfrentarão gargalos técnicos essenciais, como melhorias de tensão, capacidade, distância e profundidade do mar. A melhoria económica é um factor chave na promoção e aplicação de cabos submarinos EHV DC. Fatores de mercado e políticos são catalisadores para promover ainda mais o desenvolvimento de cabos submarinos EHV DC O desenvolvimento de cabos submarinos EHV DC requer avanços em materiais de isolamento, tecnologia de processamento, tecnologia de acessórios, tecnologia de construção e tecnologia de pós-operação e manutenção.
No futuro, a curto e médio prazo, o nível técnico de cabo submarino EHV DC de ±800kV/4000MW pode ser alcançado, e espera-se que o nível técnico de ±800kV/8000MW seja excedido a médio e longo prazo. A tecnologia madura e confiável de isolamento de papel impregnado e a tecnologia de isolamento por extrusão em rápido desenvolvimento são as rotas técnicas para a realização de cabos submarinos EHV DC de baixa capacidade no curto prazo no futuro. Com a melhoria adicional da resistência ao calor dos materiais de isolamento, espera-se atingir o nível de ±800kV/8000MW em 2035. Espera-se que até 2050, sob condições de grandes avanços nas propriedades dos condutores e materiais isolantes, seja espera-se que ultrapasse o nível técnico do nível de tensão de ± 1100kV.
A pesquisa e desenvolvimento de cabos submarinos EHV DC é um projeto sistemático passo a passo que requer avanços em tecnologias-chave, como materiais, design e processos em etapas e etapas.
Antes de 2025, concentre-se na otimização do projeto da estrutura de isolamento do papel impregnado e na tecnologia de extrusão, e na construção da teoria básica do projeto da estrutura de isolamento do cabo submarino DC envolvendo parâmetros como carga espacial, temperatura, campo elétrico, condutividade, constante dielétrica, etc., através de nanodopagem e purificação de material de base e outros métodos são usados para reduzir o impacto da carga espacial, estudar o mecanismo de reversão do campo elétrico e métodos de supressão e melhorar a tecnologia de processamento e a confiabilidade operacional do corpo e acessórios; desenvolver terminais de teste de grau EHV e construir uma base de testes sistemáticos de EHV; atender aos requisitos para projeto de cabo submarino EHV DC de ±800kV/4000MW.
De 2025 a 2035, melhorar o nível de fabricação de materiais de isolamento, desenvolver materiais de base de isolamento de alta pureza e alta rede, aumentar a resistência à temperatura de longo prazo para 110°C, aumentar a resistência de isolamento para 43kV/mm e pesquisar blindagem correspondente materiais.
De 2035 a 2050, realizar pesquisas aprofundadas e abrangentes sobre potenciais materiais de base de isolamento, melhorar as capacidades de síntese química e desenvolver novos materiais de isolamento com resistência de isolamento de até 65kV/mm; projetar a estrutura de isolamento do cabo submarino com base nas características de desempenho de novos materiais para melhorar a resistência à água, resistência à pressão e resistência à deformação do corpo do cabo submarino e formar uma capacidade de processamento e nível de produção para produção industrial em massa.
Com o avanço e a promoção da tecnologia, a economia daCabos submarinos EHV DCserá grandemente melhorado no futuro e os objectivos económicos esperados poderão ser alcançados. Estima-se que em 2050, o custo dos cabos submarinos de ±800kV/4000MW e ±800kV/8000MW DC atingirá 2,6 milhões de dólares/km e 4,4 milhões de dólares/km, e o custo dos cabos submarinos de ±1100kV/12000MW deverá atingir US$ 5,8 milhões/km, com boa economia e competitividade de mercado.
O desenvolvimento de cabos submarinos EHV DC trará enormes benefícios técnicos, económicos, sociais, ambientais e políticos. Por um lado, pode promover o progresso tecnológico em materiais, processos, controlo e outras indústrias relacionadas, e impulsionar o investimento em projectos de transmissão de energia DC através do mar de até 150 mil milhões de dólares americanos. Por outro lado, pode melhorar a segurança do abastecimento energético regional e criar aproximadamente 14 milhões de empregos em indústrias relacionadas. Ao mesmo tempo, pode promover o processo de limpeza energética, resolver eficazmente o problema das alterações climáticas e reduzir os recursos terrestres em mais de 100.000 km2.
Além disso, o desenvolvimento deCabos submarinos EHV DCtambém pode promover um novo mecanismo de comércio de energia e energia, acelerar o desenvolvimento de energia limpa offshore e a construção de uma Internet energética global, aumentar o nível de interconexão energética, melhorar o nível de fornecimento de energia dos países insulares e melhorar a segurança da transmissão de energia . Promover o desenvolvimento regional coordenado.