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风能电线电缆技术标准走向成熟阶段

发布时间:2015年04月22日    点击数:

风能电线电缆技术标准走向成熟阶段

目前新能源技术与市场主要面临两大挑战。一是资金投入的挑战。二是建立统一技术标准和行业标准的问题,尤其是安全标准与法规认证。虽然从技术角度来说,太阳能和风能发电已经解决了大部分的技术问题,技术也已经从成长期发展到成熟期,但对于中国来说,市场标准的建立始终落后于市场的发展:边市场运作,边发现问题,边建立标准这对制造厂商企或设计人员来说,挑战很大。

风能作为一种成熟技术,正成为最具吸引力的可再生能源。而提高能源效率之一就是低损耗输电。

可再生能源发电厂往往建在与电力消费集中区相距甚远的地方。如现有的一项重点工程是架设在中国云南省和广东省之间,绵延1400公里长的“电力高速公路”高压直流输电线路。其输电容量达到5000兆瓦,输电电压达800千伏,是世界所有高压直流输电项目中最高的。由于风电设施通常选址在可最高效利用风能的恶劣环境,风能使用的电缆面临着一系列的挑战。作为风力发电系统内的不可缺少的各种各样的电线电缆,能否在严酷的环境中正常运转,关系到整个风力发电设备的安全运转,因此,对风力发电专用电缆(电线)的研究开发及其技术标准和行规已迫在眉睫。而其用于风电的柔性电缆性能要求与标准乃至测试是关系低损耗输电一个重要方面。

太阳能发电的应用在中国已从起步阶段逐步走向成熟阶段,主要以太阳能电厂为主,而且大多数采用多种光伏发电逆变器系统并网发电。因此,为保证逆变器并网发电的安全可靠,除了需要更大电流、更高电压的功率半导体器件(高压大电流的igbt模块和功率组件stack)外。给太阳能和风能发电方面带来最大挑战的是电力供给的不稳定。则独特隔离技术的应用是面临的又一挑战。

随着风力发电机组迅速发展,能够满足风电特殊环境要求的耐扭、耐寒、耐盐雾、耐油、耐紫外线、柔软、可移动等特点的风力发电电缆将成为未来几年的发展重点之一。
 
发电机定子采用超高压电缆,圆形电缆将取代矩形铜排、可使发电机并网不用变压器,从而大幅度降低造价。
 
风能电线电缆按照优化设计原则,大型电机的定子铁芯槽型为矩形,槽内的线圈或线棒也选择矩形截面导体的电场强度沿四周的分布是不等的,其四个角部高达9KW/mm,而四个直边部分却只有3KW/mm。这将导致绝缘材料的很大浪费。具有圆形截面的电缆不存在这个问题,电场强度均匀分布。从根本上消除了角部场强集中,绝缘厚度不均和不能减薄等问题。这项改革可使用电场强度由原来的2.5KW/mm提高到15KW/mm。这种圆形电缆采用工业化大量生产的交联聚乙烯绝缘,成本较低,而电压却可高达500KW,影响电压选择因素很多,如电网的连接,地方调节细则,单位表面最大风能输出,到网站的距离,对环境的影响等。发电机的输出电压提高到高电网的水准,就无需再经过升压变压器并网。用于发电机的圆形的电缆换不需要金属外壳屏蔽,虽然他们都采用同样材料和固体挤压绝缘工艺技术,同属于市场上流行的标准件商品。

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