海底電纜的發(fā)展前景與技術(shù)探索

1、海底電纜的發(fā)展前景與技術(shù)探索海底電纜的發(fā)展前景與技術(shù)探索提綱提綱l國內(nèi)市場l國際市場l東方的現(xiàn)狀 解決的技術(shù)問題l技術(shù)探索（舉例光纜的設(shè)計與用途）前言前言 海底電纜是敷設(shè)在海底及河流水下用的電纜，分海底通信電纜和海底電力電纜。由于海底電纜工程被世界各國公認(rèn)為復(fù)雜困難的大型工程，從環(huán)境探測、海洋物理調(diào)查，以及電纜的設(shè)計、制造和安裝,都應(yīng)用復(fù)雜技術(shù)，因而海底電纜的制造廠家在世界上為數(shù)不多。目前我國應(yīng)用的海底電力電纜部分仍然需要進(jìn)口 一、一、XLPE海底電力電纜的市場情況海底電力電纜的市場情況l我國是一個海洋大國，擁有300多萬平方公里的海域和18000公里長的海岸線，沿海分布有6000多個島嶼，在

2、淺海大陸架蘊(yùn)藏著豐富的海底油田和天然氣，沿海又是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，國內(nèi)沿海島嶼發(fā)展急需用電，由于建設(shè)電站成本高、周期長，再加上燃料供應(yīng)困難等因素，故此，對中小型海島的供電、通信（尤其是軍用保密通信）都需要通過海底電纜來解決。l面對國際日趨完善的海底電纜系統(tǒng)，國內(nèi)目前的45家海底電纜生產(chǎn)企業(yè)，因受技術(shù)水平、企業(yè)條件方面的制約，不能完全滿足市場的需要。我國目前尚未完全解決浙江、山東、福建、江蘇、廣東等省的沿海島嶼上存在的缺電問題，一定程度上阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了國防建設(shè)。根據(jù)國家目前海底電纜的建設(shè)狀況及沿海經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃的需求，海底電纜建設(shè)及應(yīng)用范圍將會相應(yīng)擴(kuò)大。沿海城市島嶼市場沿海城市島嶼市場

3、l擁有1.8萬公里長的海岸線，6000多個大小島嶼 l2006年用量約為500km，到2010年預(yù)計需求量為900km l國際上島國甚多，尤其是東南亞大小島國更多，同時經(jīng)濟(jì)也相當(dāng)發(fā)達(dá)，新一輪經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使海洋、島嶼的利用大大遞增 海上石油開采給海底電纜帶來廣闊的市場海上石油開采給海底電纜帶來廣闊的市場 l海洋石油開發(fā)將迎來一個高速發(fā)展期，計劃在2010年前使海洋石油的開采規(guī)模達(dá)到2003年的兩倍 l 海洋石油開發(fā)一是解決平臺與陸地之間電力傳輸和通信傳輸，另外是采油時用的動力傳輸和信號傳輸，這使海底電力電纜的使用量逐漸增加，同時為了適應(yīng)環(huán)境要求在海底電力電纜的基礎(chǔ)上開發(fā)的多用途臍帶纜的量也隨即猛

4、增l據(jù)了解，各類每座海上石油平臺上電纜的用量是：自升式平臺150km，半潛式平臺180km，采油平臺200km，生產(chǎn)平臺200km，生活平臺100km。最近，韓國為俄羅斯建造的一座特大型海上石油平臺，共用各類電纜大約900km。我國每年新建、維修海上石油平臺需要用各類電纜13000km，約有15%的海纜采用光電復(fù)合海底電纜和海底電力電纜，保守估計使用各種型號規(guī)格海底電纜約2000km。海上風(fēng)力發(fā)電及輸電用海底電纜海上風(fēng)力發(fā)電及輸電用海底電纜 l在陸地上風(fēng)電快速發(fā)展的同時，風(fēng)能利用的新的領(lǐng)域海上風(fēng)電悄然興起，世界上很多國家制訂計劃開發(fā)海上風(fēng)電場。l建設(shè)海上風(fēng)電場是目前國際新能源發(fā)展的重要方向，也

5、將是我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“方向中的方向”。中國目前已有近百家陸上風(fēng)電場，到2006年總裝機(jī)容量約260萬千瓦，2007年有望達(dá)到500萬千瓦，但海上風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)才剛剛起步。預(yù)計到2020年風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到3000萬千瓦。對于海底電纜來說，其在海上風(fēng)力發(fā)電及輸電上的應(yīng)用擁有廣闊的市場前景，預(yù)計2010年市場需求量近1000km。河流湖泊等水下電纜市場河流湖泊等水下電纜市場l 由于改造江河、湖泊以及水庫大壩的需要，水下電纜應(yīng)用越來越廣泛，主要分布在長江、黃河、怒江、錢塘江、珠江等市場，2006年海底電纜的用量約為300km，到2010年市場需求量約為400km。國際市場國際市場l我國海底電

6、纜的應(yīng)用早于19世紀(jì)末期。但110kV的海底電纜還是使用充油電纜或進(jìn)口交聯(lián)聚乙烯電纜，其中國外進(jìn)口產(chǎn)品占中國市場的50以上，其中110kV及以上產(chǎn)品一直為國外企業(yè)壟斷，直到去年東方生產(chǎn)。l東南亞各國如日本、韓國、菲律賓、馬來西亞、印度尼西亞、越南、泰國、緬甸等目前還不具備海底電纜的生產(chǎn)能力，不少本地區(qū)域性海底電纜工程從西歐引進(jìn)光電復(fù)合海底電纜，耗費(fèi)巨大。l世界上海底電纜使用量的40%左右是由耐克森公司生產(chǎn)，也是中國5家海底電纜生產(chǎn)企業(yè)的3倍以上，從而使耐克森公司成為世界海底電纜最大生產(chǎn)基地，其大部份的市場在歐洲。小結(jié)小結(jié)l通過以上的分析可以看出，光電復(fù)合海底電纜和海底交聯(lián)電纜的需求近來增長較快

7、，未來需求看好。2006年我國沿海電網(wǎng)、海上平臺海底電纜用量超過2000km，到2010年預(yù)計海底電纜需求量為4000km。再加上海外市場的需求，到2010年海底電纜的市場需求量約為6500km。寧波東方電纜股份有限公司寧波東方電纜股份有限公司海底電纜研究與應(yīng)用現(xiàn)狀海底電纜研究與應(yīng)用現(xiàn)狀l寧波東方電纜目前是國內(nèi)海底電纜專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)之一，歷時幾年的時間，成功研發(fā)35kV光電復(fù)合海纜、110kV光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜，目前已經(jīng)建成國內(nèi)最大的海底電纜研發(fā)生產(chǎn)基地，曾被邀請參加南方電網(wǎng)220kV海底電纜國產(chǎn)化招標(biāo)。寧波東方成功研制開發(fā)并大批量生產(chǎn)110kV光電復(fù)合交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜后，產(chǎn)品投入舟山

8、與寧波聯(lián)網(wǎng)工程，運(yùn)行情況得到國家電網(wǎng)的肯定。在研究過程中，用先進(jìn)的高端技術(shù)和可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，迅速開拓國內(nèi)市場并得到廣泛應(yīng)用，打破了國外企業(yè)壟斷中國高端海纜市場的局面。取得的成績?nèi)〉玫某煽僱寧波東方電纜創(chuàng)舉了國內(nèi)光電復(fù)合交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜史上的三個第一：（1）第一家能夠生產(chǎn)110kV最高電壓等級交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復(fù)合海底電纜，大批量投放市場并有效運(yùn)行；(2)生產(chǎn)出中國第一根35kV 3*300mm2最大截面交聯(lián)聚乙烯絕緣光電復(fù)合海底電纜；(3)生產(chǎn)出中國單根無接頭最長的110kV 1*500mm2交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜。重點(diǎn)解決的問題重點(diǎn)解決的問題l6-110kv全系列海纜軟接頭開發(fā) (導(dǎo)體

9、焊接為例)l大長度海纜內(nèi)外屏蔽及絕緣無缺陷擠制技術(shù)l大長度海纜無缺陷壓鉛和無缺陷護(hù)套擠制技術(shù)l 聯(lián)合成纜技術(shù)l光纖通訊復(fù)合單元結(jié)構(gòu)研究 軟接頭軟接頭 在電纜制造過程中,采用一定的方法,把電纜各部分連接在一起,把兩段或幾段電纜,連接成為一根電纜,連接處的性能達(dá)到一定要求,滿足電纜運(yùn)行的結(jié)果,外徑及各部分的尺寸和電纜本體相差不大,這種接頭處理的方式叫軟接頭。獨(dú)特的優(yōu)勢獨(dú)特的優(yōu)勢 l1、團(tuán)隊(duì)與技術(shù)優(yōu)勢。 l2、海纜生產(chǎn)銷售的規(guī)模優(yōu)勢。 l3、區(qū)域優(yōu)勢。 l4、積極組建國家級海底電纜研究中心為打造海底電纜生產(chǎn)基地建筑好研發(fā)平臺。國內(nèi)外海纜技術(shù)狀況國內(nèi)外海纜技術(shù)狀況l海底電纜技術(shù)被世界各國公認(rèn)為是一項(xiàng)困

10、難復(fù)雜的大型技術(shù)工程，無論是電纜的設(shè)計、制造、施工均遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于其它電纜產(chǎn)品，其中包括電纜長度、電纜接頭和電纜壽命在內(nèi)的一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，決定于電纜的設(shè)計、制造與安裝水平。l海底電纜技術(shù)要求高、難度大，而且隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對海底電纜的電壓等級需求也越來越高。以前多為35kV，現(xiàn)在多采用110kV。導(dǎo)體截面越來越大。如原長島海底電纜截面僅95mm2，現(xiàn)在已要求1200mm2，廣東汕頭電力局南澳島海底電纜單根長9km，電壓等級110kV，截面為300mm2。l由于受海底高壓電力電纜制造長度的限制，質(zhì)量風(fēng)險大、水密性能要求高等因素，世界上只有法國耐克森公司、意大利比瑞利公司、ABB公司、日本藤倉等

11、公司已經(jīng)成功研制開發(fā)該產(chǎn)品。l我國海底電纜的應(yīng)用早于19世紀(jì)末期。但110kV的海底電纜還是使用充油電纜或進(jìn)口交聯(lián)聚乙烯電纜,其中國外進(jìn)口產(chǎn)品占中國市場的50%以上，其中110KV及以上產(chǎn)品一直為國外企業(yè)壟斷。l在海底電纜在技術(shù)上，國外比國內(nèi)成熟。國內(nèi)在技術(shù)水平上，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與國外同行相比，特別是大長度海纜制造技術(shù).l220kV及以下光電復(fù)合海底電纜、海底交聯(lián)電纜技術(shù)，國際沒有研制,目前國內(nèi)還正在開發(fā)之中。國內(nèi)廠家生產(chǎn)技術(shù)水平將快速發(fā)展國內(nèi)廠家生產(chǎn)技術(shù)水平將快速發(fā)展l目前國內(nèi)主要生產(chǎn)海底電纜的廠家為五家：寧波東方電纜股份有限公司、上海騰倉電纜有限公司、湖北永鼎紅旗電氣有限公司、山東漢河電纜有限

12、公司、中天科技。l中國海纜市場和生產(chǎn)工藝技術(shù)正處于一個快速發(fā)展的時期，這與我國經(jīng)濟(jì)社會、國防、能源等領(lǐng)域的發(fā)展都是息息相關(guān)的。各電纜生產(chǎn)企業(yè)如能抓住機(jī)遇、自主創(chuàng)新，利用自己有利的條件發(fā)展有優(yōu)勢的海纜產(chǎn)品，不但能夠在國內(nèi)市場占有一席之地，也很有可能充分發(fā)揮國內(nèi)成本優(yōu)勢，進(jìn)軍國際市場。海底電纜的技術(shù)探索海底電纜的技術(shù)探索 l我們積極利用承擔(dān)國家科技支撐計劃項(xiàng)目的機(jī)會，匯聚了國內(nèi)外電纜行業(yè)的知名專家，從很方面對海纜進(jìn)行了深入的研究l一、導(dǎo)體阻水的研究；l二、電纜接地的研究；l三、光纜復(fù)合的研究；l四、鎧裝層的研究；探索探索l五、大長度生產(chǎn)裝備的研究；l六、電纜試驗(yàn)的研究；l七、電纜搶修接頭的研究；l

13、八、生產(chǎn)裝備的研究；l九、材料的研究；l十、海底電纜敷設(shè)及安全運(yùn)行的研究。重點(diǎn)難題重點(diǎn)難題l著重解決材料因素制約光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜生產(chǎn)的瓶頸，著重攻克高等級聚乙烯絕緣高分子材料的配方及制造工藝，聚乙烯專用料的結(jié)構(gòu)參數(shù);l同時研究電纜磁場應(yīng)力消除材料和技術(shù)；l研制生產(chǎn)電纜專用關(guān)鍵裝備，滿足大長度光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜生產(chǎn)，解決生產(chǎn)大長度高電壓光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜的工藝技術(shù)，生產(chǎn)出單根長度最長5-8km的光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜；l攻克光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜的接頭技術(shù)，研發(fā)220kV光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜注塑交聯(lián)型軟接頭工藝技術(shù)及電纜附件；解決光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜安全敷設(shè)和安全運(yùn)行問題，研制出確保海纜敷設(shè)

14、及安全運(yùn)行智能保障系統(tǒng)。l通過攻克制約光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜發(fā)展的高等級聚乙烯絕緣高分子材料、生產(chǎn)大長度高電壓等級的光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜工藝技術(shù)與關(guān)鍵裝備、光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜軟接頭及海纜敷設(shè)與電纜安全保障的技術(shù)難點(diǎn)，著重解決制造電力輸送“動脈”的材料、關(guān)鍵裝備、工藝技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)安全保障的關(guān)鍵技術(shù)問題，使光電復(fù)合海底交聯(lián)電纜在技術(shù)應(yīng)用上得到質(zhì)的飛躍。與上海電纜研究所聯(lián)合開發(fā)申報項(xiàng)目與上海電纜研究所聯(lián)合開發(fā)申報項(xiàng)目l國家科技支撐項(xiàng)目: 220kV及以下光電復(fù)合海纜、海底交聯(lián)電纜及生產(chǎn)裝備開發(fā) l正在聯(lián)合申報國家863項(xiàng)目臍帶電纜光電復(fù)合海纜中光纜的設(shè)計及最新用途光電復(fù)合海纜中光纜的設(shè)計及最新用途l光

15、電復(fù)合海底電纜、海底交聯(lián)電纜由于安裝在環(huán)境復(fù)雜的海底，長期受到海浪沖擊、海水腐蝕、礁石等意外撞擊及許多未知因素（輪船鐵錨、海底旋窩、地震、海嘯）影響，故此，光電復(fù)合海底電纜、海底交聯(lián)電纜的制造技術(shù)一直為世界公認(rèn)的大型復(fù)雜的技術(shù)工程 影響因素影響因素l光纜或光電復(fù)合纜的設(shè)備成本和工程造價昂貴，每公里達(dá)到了100萬元以上，因此一旦遭受破壞，將造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，而頻繁發(fā)生的錨泊事件對海底光纜的破壞一直困擾著有關(guān)部門，成為電力系統(tǒng)急需解決的重大科技難題 l現(xiàn)代光通信系統(tǒng)不僅要求在鏈路出現(xiàn)故障的時候能夠及時發(fā)現(xiàn)，更希望安全預(yù)警系統(tǒng)能夠提前發(fā)現(xiàn)意外情況的發(fā)生部位，以便及時切換鏈路，保證信息安全。因此要求

16、通信安全預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)ν{安全的事件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和精確定位，迅速的控制威脅事件的發(fā)生。 1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計l要實(shí)現(xiàn)光電復(fù)合海纜的大長度生產(chǎn)，光纜單元設(shè)計、光電纜復(fù)合位置的設(shè)計、軟接頭技術(shù)開發(fā)等是關(guān)鍵，另外導(dǎo)體阻水、大長度內(nèi)外屏蔽及絕緣無缺陷擠制、無缺陷壓鉛和無缺陷護(hù)套擠制等也是研究的主要內(nèi)容。2光電纜復(fù)合位置的設(shè)計光電纜復(fù)合位置的設(shè)計鎧 裝 層內(nèi) 墊 層鉛 套半 導(dǎo) 電 阻 水 帶光 纖 單 元填 充 條光 電 復(fù) 合 海 纜 結(jié) 構(gòu) 圖外 半 導(dǎo) 電 屏 蔽絕 緣內(nèi) 半 導(dǎo) 電 屏 蔽半 導(dǎo) 電 尼 龍 帶銅 導(dǎo) 體l本設(shè)計的特點(diǎn)是將光纜單元放置在繞包的墊層中，當(dāng)電纜受到外界的擠

17、壓時，光纜單元受內(nèi)護(hù)層的保護(hù)而不會被壓扁，繞包結(jié)構(gòu)保證了彎曲時有一定的位移，從而保證了光纖的傳輸性能；光纜單元采用不銹鋼套管，既方便實(shí)用又安全可靠；此外，整根電纜的結(jié)構(gòu)大大節(jié)省了制造和敷設(shè)費(fèi)用，既能用于傳輸電力，又可用于傳輸通信信號，用途廣泛。3、預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計、預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計l光電復(fù)合海底電纜外部安全預(yù)警和定位系統(tǒng)將利用光電復(fù)合海底電纜中的光通信單元，在不影響該系統(tǒng)本身通信的前提下，利用纜內(nèi)空閑的光纖或者波分復(fù)用通道，通過自主研制的外圍設(shè)備（和清華大學(xué)及寧波諾可電子科技發(fā)展有限公司合作開發(fā)），實(shí)現(xiàn)對外部威脅事件的預(yù)警和定位。該系統(tǒng)將在控制單元（型號4211），處理單元（型號3211），前端感應(yīng)單

18、元（型號2211）和后端感應(yīng)單元（型號2221）的硬件和主機(jī)系統(tǒng)軟件（DHPS軟件）上完成自主的開發(fā)和產(chǎn)品定型。 l電纜安全保障運(yùn)營的技術(shù)關(guān)鍵是長距離激光干涉技術(shù)的光學(xué)傳感系統(tǒng)的硬件構(gòu)架方法，使傳感系統(tǒng)在附加設(shè)備不影響通信系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，利用通信鏈路本身實(shí)現(xiàn)傳感預(yù)警功能；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析方法的算法軟件核心，使系統(tǒng)具有自動判別事件、自學(xué)習(xí)和精確定位的功能；典型事件模型綜合數(shù)據(jù)庫的建立，使系統(tǒng)具備多目標(biāo)和多事件的判斷功能，可以同時對作用于預(yù)警系統(tǒng)的多個事件進(jìn)行判斷和定位。 l（1）基于雙向共光路光纖干涉儀的基本結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)通信光纜，構(gòu)建傳感光學(xué)系統(tǒng)；采用高速AD轉(zhuǎn)換模塊和DSP數(shù)字處理技術(shù)，構(gòu)建信號采集和預(yù)處理子系統(tǒng)，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，建立典型事件的模型數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)學(xué)仿真和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果修正模型，最后結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，建立和修正可實(shí)際應(yīng)用的模式識別軟件子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一套可實(shí)際運(yùn)行的具有抗誤報和定位功能的光纖通信安全預(yù)警和