三大新能源类电缆应用标准及开发前景

时间:2021-09-29  点击次数:   

  2011年我国电缆行业产能超过美国成为“世界第一”之后,我国电缆行业大而不强、产能过剩的话题一度成为了业内讨论的主旋律,如何做大、做强成摆在电缆行业面前的重大问题。进入21世纪以来,全世界都在大力提倡新能源开发,我国新能源产业更是开展的如火如荼,广义上讲,新能源类别包括:太阳能、风能、核能、生物质能、化学能等,上述新能源的建设与发展都离不开电缆,那么新能源类电缆就可以分为:光伏电缆、风力发电电缆、海洋石油平台用电缆、核电站用电缆、电动机车类电缆、内陆常规与非常规天然气开采用电缆等。本文将对上述若干种新能源电缆产品类别与性能、国内外应用标准、开发前景等做详细分析。

  风能作为一种清洁的可再生能源,目前也是众多新能源中最具规模、技术最成熟、最有商业发展前景的发电模式,据公开资料显示我国大陆及近海岸可利用风能资源已近10亿kW,我国《可再生能源中长期发展规划》中指出,2020年我国风电总装机容量达到3000万kW,2013-2020年仍是大有可为的黄金时期。风力发电电缆有风电机舱和塔筒内的控制电缆、信号电缆、耐扭曲电力电缆等,因风场环境恶劣,且电力电缆随叶轮摆动而扭曲,所以风力发电用电缆一般要求较高,如要求耐低温、耐油、耐扭曲、耐气候、耐紫外线、耐酸碱等,我国目前风力发电电缆暂无国家标准,只有国家电线电缆质量监督检测中心颁发的TICW01-2009《额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电线》等行业内标准。

  塔筒电缆是风力发电系统中应用最多的电缆,我们经常说的风电电缆就是指此类电缆。因为塔筒电缆随风机不断的正反向摆动,所以塔筒电缆性能要求极为严格,即要保证结构柔软,又要求具有较高的抗张强度、耐低温(-40℃)、耐紫外线、耐扭转、耐盐雾(近海风电厂有此类要求)、耐海水腐蚀、耐摩、耐气候老化、阻燃等性能。图2给出了风机内主要部位应用电缆示意图。其中数字代表含义如下:1浆叶驱动器、2节距和方位角调节驱动器、3 叶片节距和方位角控制系统、4偏转驱动器、www.76037.com。5变速箱、6叶轮风速计、7控制箱、8逆变器、9发电机、10泵、风机、加热器。上述部位所需电缆基本为柔性电机电源线、柔性伺服电缆、VFD电缆等。

  世界各国对风力发电用电缆的标准要求各异,我国主要以TICW01-2009《额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电线)kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆_第1部分:额定电压0.6(1)kV电缆》等行业标准为主,更高电压等级的暂时无行业标准,一般参照IEC标准制作。在北美地区(加拿大/美国),风力发电电缆一般参照UL/CSA系列。标准根据美国国家电工法规NPFA70,电缆型号为WTTC、TC在UL认证体系中,WTTC涵盖在ZGZN产品类别下,电压等级是0.6/1kV、1.8/3kV。不同的型号对应不同的标准,所涉及标准如表1所示。

  热固性绝缘电线V四种电压等级的电缆,导体、绝缘、护套等结构、厚度均可在此标准找到。

  标准号标准名称标准简介UL44热固性绝缘电线V四种电压等级的电缆,导体、绝缘、护套等结构、厚度均可在此标准找到。UL1072电力与控制电缆(光单元)中压电力电缆涵盖中压电缆标准,与GB/T12706较为相似。UL1581电线、电缆与柔性电线涵盖导体、绝缘、护套及相关测试方法。UL2277风力发电电缆WTTC、TC电力电缆,与其他标准相关。ASTM-B33导体标准美标导体分类很详细,如AA 、A、B、C、D、I、K等。

  值得注意的是,在UL1581与ASTMB33中对于导体的分类是不一样的,AA类架空用裸导体;A类比AA类更加柔软的裸导体;B类-绝缘材料为橡皮、绝缘纸等材料的且比A类更加柔软;C类与D类导体比B类导体更加柔软;G类导体由7-61根复绞而成,典型用途是橡皮护套用、移动设备用等柔性电缆。

  参照UL标准生产风力发电电缆时应注意其导体规格的表达方式,即AWG与公制毫米的换算关系,导体不同温度下干式与湿式的选择,绝缘、护套材料的选择,UL44中相关试验的选择等等。值得注意的是,UL标准中对于风力发电电缆的材料没有含卤与无卤的区分。

  风力发电电缆在相当一段长的时间内仍然会占据新能源发电电缆的主要地位,而且产品更多的倾向于多个标准综合性能,如满足TICW1中的低温耐扭曲试验与UL1581中FT4等诸如此类。

  太阳能的开发近年来呈现喷井式发展,截至2010 年末,我国太阳能光伏发电装机容量已经达到893 MW,位居世界第7。预计到2020 年,我国的太阳能光伏发电装机总容量将超过30 000 MW。国家也在光伏建设项目上给予支持。光伏发电已带动相关产品,如光伏电缆的迅速发展。通常光伏发电产生的低压直流电需转换为交流电,光伏电池与交直流逆变器间的连接电缆就是光伏电缆。理论上讲一个光伏组件一般需要2根0. 8-1 m之间的单芯电缆,所以说如果按照相应光伏组件发展速度,到2020年我国光伏电缆的用量将达到15万km左右,需求空间较大。

  光伏电缆英文缩写是PV电缆,结构较为简单,即导体、绝缘、护套,见图5。我国目前暂时没有光伏电缆国家标准,国际上光伏电缆最为权威的认证是TUV 莱茵TUV MARK与UL认证,主要参考标准2 Pfg 1169或UL 4703,且样品要送往德国或美国,所以认证周期较长,费用较高,且各样品设计侧重点不同。但一般光伏电缆性能要求如下:电缆绝缘和护套的热寿命在120℃环境下时不少于25年,电缆通过动态穿透试验,电缆通过单根垂直燃烧试验,电缆通过-40℃低温试验,电缆通过酸碱试验、湿热试验、臭氧试验和耐气候试验。但光伏电缆应用场合环境有差异,所以在设计时应考虑敷设场所,如防老鼠等小动物啃咬等。

  核电站的兴建与取舍是21世纪各国最为关注的话题之一,无论是伊朗、朝鲜核危机,还是日本福岛核泄漏,还是欧洲部分国家全民公投,无一不是围绕核电取舍开展的。我国核电站分布图见图6所示。但是不管取舍如何,每座核电站所需电缆的数量是巨大的。

  国际标准IEEE383《核电站用 IE电缆、现场接头和连接件型式试验》和RCC-E《核岛电气设备设计和建造规则》规定了反应堆的紧急停堆,安全壳隔离,堆芯的应急冷却,反应堆余热导出,反应堆厂房的余热导出。我国标准GB225772008《核电站用1E 级电缆通用要求》规定了核级电缆一般要求。防止放射性物质向周围环境大量排放等功能的电气系统设备的安全等级,定义为1E级,在我国IE级设备按照使用环境及质量鉴定要求可分为K1、K2、K3 共三类,其中K3质量鉴定程序是用来验证安装在安全壳外的设备在正常环境条件下,以及对一些设备规定的事故条件下,能执行其规定功能的能力。经K3质量鉴定程序鉴定的电缆称作“K3类电缆”核电站用lE级K3类控制和仪表电缆绝缘线芯必须满足优良的机械电气和耐热性能、通过单根垂直燃烧试验、具备低烟、无卤、低毒、低腐蚀的特性,且其使用寿命应超过40年。

  除上述新能源类电缆外,还有海洋石油平台用电缆、电动汽车充电电缆、天然气类开发电缆等,这些电缆我国基本没有国家标准规定,多数依照国外发达国家标准生产,国内外客户之前可能大多数使用世界某些电缆巨头产品,随着中国电缆的崛起,这些客户会将采购放在产品价格更有竞争优势的中国,而这些客户就会以之前国外电缆厂家的产品标准要求中国电缆企业,消化吸收国外标准、看准项目立即上马,避免众多企业一拥而上时出现同质化恶性竞争。

  新能源类电缆的发展前景很广阔,消化国外UL、VDE、BS等标准,积极转化为企业内部标准,积极与客户保持良好的沟通,确保技术交流渠道畅通。

  存煤可用天数降至10.3天 市场整体供需格局8月上海市规上工业企业总产值3347.23亿元