本文轉(zhuǎn)載自【南方電纜網(wǎng)】
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)起源于歐洲﹐全球風(fēng)電市場(chǎng)于上世紀(jì)九十年代開始以年均30％以上增速高速發(fā)展﹐2000年后隨著歐洲市場(chǎng)日漸飽和而略有回落。2005年后﹐全球風(fēng)電市場(chǎng)進(jìn)入新一輪發(fā)展高峰。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年全世界風(fēng)能裝機(jī)容量將達(dá)到12.31億千瓦﹐屆時(shí)風(fēng)電將占世界電力供應(yīng)的12％。據(jù)測(cè)算﹐這意味著20％平均增速的主要推動(dòng)力﹐來自亞洲和美洲。
我國(guó)幅員遼闊﹐海岸線長(zhǎng)﹐風(fēng)電資源豐富。國(guó)內(nèi)10米高度層的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為32.26億千瓦﹐其中實(shí)際可開發(fā)利用的約2.53億千瓦。但我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較慢﹐行業(yè)拐點(diǎn)來自2004年后的能源價(jià)格上漲以及政策推動(dòng)。隨著煤炭﹑石油等化石能源價(jià)格迅速上漲﹐《可再生能源法》﹑節(jié)能減排政策的頒布實(shí)施﹐風(fēng)電市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。截至2006年年底﹐我國(guó)大陸共建成風(fēng)電場(chǎng)91個(gè)﹐安裝風(fēng)電機(jī)群群組3,311臺(tái)﹐總裝機(jī)容量為2,596萬千瓦﹐居世界第5﹐亞洲第2。但目前風(fēng)能開發(fā)利用水準(zhǔn)仍然不高﹐僅占陸地可利用風(fēng)能的0.19％左右。
我們基本維持對(duì)風(fēng)電設(shè)備行業(yè)的前期觀點(diǎn)﹕國(guó)內(nèi)風(fēng)電投資的"跑馬圈地"帶動(dòng)風(fēng)電設(shè)備需求。預(yù)計(jì)2010年國(guó)內(nèi)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量約1,400萬千瓦﹐新增裝機(jī)容量350萬千瓦左右﹐年增速約25％；穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的風(fēng)機(jī)設(shè)備供不應(yīng)求﹐主要制造廠商產(chǎn)能緊張﹐目前接單都在2009年才能交貨﹔在兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)市場(chǎng)﹐外資產(chǎn)品占據(jù)較高的市場(chǎng)份額﹔風(fēng)機(jī)配件供應(yīng)存在瓶頸﹐供應(yīng)鏈瓶頸有望在2009年打破。
目前﹐我國(guó)對(duì)作為風(fēng)電重要組件之一--風(fēng)能電纜的研發(fā)幾乎是空白﹐大量高端電纜產(chǎn)品需進(jìn)口﹐國(guó)內(nèi)只有極少數(shù)﹐例如天津安琪爾普睿司曼電纜有限公司等﹐投入研發(fā)﹐高端風(fēng)能電纜國(guó)產(chǎn)化道路任重道遠(yuǎn)﹐這必須引起國(guó)內(nèi)電纜企業(yè)的高度重視。
由于風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境惡劣﹐風(fēng)機(jī)使用年限又要求很長(zhǎng)﹐且電纜隨風(fēng)機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)﹐故對(duì)電纜結(jié)構(gòu)有特殊的要求﹐進(jìn)口電纜價(jià)格昂貴﹐研發(fā)國(guó)產(chǎn)風(fēng)能電纜是擺在我國(guó)電線電纜企業(yè)迫切的任務(wù)。
發(fā)電機(jī)定子采用超高壓電纜﹐圓形電纜將取代矩形銅排﹐可使發(fā)電機(jī)并網(wǎng)不用變壓器﹐從而大幅度降低造價(jià)。按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則﹐大型電機(jī)的定子鐵芯槽型為矩形﹐槽內(nèi)的線圈或線棒也選擇矩形截面﹐以提高槽滿率。然而這種矩形截面導(dǎo)體的電場(chǎng)強(qiáng)度沿四周的分布是不等的﹐其四個(gè)角部高達(dá)9KV/mm﹐而四個(gè)直邊部分卻只有3KV/mm。這將導(dǎo)致絕緣材料的很大浪費(fèi)。具有圓形截面的電纜不存在這個(gè)問題﹐電場(chǎng)強(qiáng)度均勻分布。從根本上消除了角部場(chǎng)強(qiáng)集中﹐絕緣厚度不均和不能減薄等問題。這項(xiàng)改革可使用電場(chǎng)強(qiáng)度由原來的2.5KV/mm提高到15KV/mm。這種圓形電纜采用工業(yè)化大量生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯絕緣﹐成本較低﹐而電壓卻可高達(dá)500KV﹐影響電壓選擇因素很多﹐如電網(wǎng)的連接﹑地方調(diào)節(jié)細(xì)則﹑單位表面最大風(fēng)能輸出﹑到網(wǎng)站的距離﹑對(duì)環(huán)境的影響等。發(fā)電機(jī)的輸出電壓提高到高壓電網(wǎng)的水準(zhǔn)﹐就無需再經(jīng)過升壓變壓器并網(wǎng)。用于發(fā)電機(jī)的圓形的電纜換不需要金屬外殼屏蔽﹐雖然他們都采用同樣材料和固體擠壓絕緣工藝技術(shù)﹐同屬于市場(chǎng)上流行的標(biāo)準(zhǔn)件商品。
圓形電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：電纜絕緣由內(nèi)半導(dǎo)電體﹑固體絕緣材料（由交聯(lián)聚乙烯構(gòu)成）﹑外半導(dǎo)電層構(gòu)成。絕緣材料內(nèi)部有單根導(dǎo)線分層絞扭﹐其中有一根中心直線﹐以該直線為圓心在其周圍布設(shè)每層圓周圍6﹑12﹑18﹑24﹑30﹑36根導(dǎo)線﹐（還有4根單線﹐形成一層導(dǎo)線）﹐各層導(dǎo)線以相反方向捻扭。電纜最外層﹐即外導(dǎo)體層出于接地的零點(diǎn)位﹐其優(yōu)點(diǎn)是在繞群群組內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)局部放電和電暈放電﹐感應(yīng)出的電壓是沿著繞群群組群群組由零點(diǎn)逐步升至電網(wǎng)電壓﹐沿繞群群組長(zhǎng)度存在著不同的電場(chǎng)強(qiáng)度﹐經(jīng)過計(jì)算﹐把繞群群組的第一匝做得細(xì)一點(diǎn)﹐對(duì)相繼的線匝采取逐步加厚絕緣的辦法﹐這就要求能生產(chǎn)出具有不同直徑的電纜來制作繞群群組﹐同時(shí)也改善了鐵芯的空間利用率。繞群群組電纜是整根的﹐中間沒有接頭。