海底电缆的发展前景与技术探索

1、海底电缆的发展前景与技术探索,提纲,?,?,?,?,国内市场,国际市场,东方的现状,解决的技术问题,技术探索（举例光缆的设计与用途）,前言,海底电缆是敷设在海底及河流水下用的电,缆，分海底通信电缆和海底电力电缆。由于海,底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型,工程，从环境探测、海洋物理调查，以及电缆,的设计、制造和安装,都应用复杂技术，因而,海底电缆的制造厂家在世界上为数不多。目前,我国应用的海底电力电缆部分仍然需要进口,一、,XLPE,海底电力电缆的市场情况,?,我国是一个海洋大国，拥有,300,多万平方公里,的海域和,18000,公里长的海岸线，沿海分布有,6000,多个岛屿，在浅海大陆

2、架蕴藏着丰富的,海底油田和天然气，沿海又是我国经济发达区，,国内沿海岛屿发展急需用电，由于建设电站成,本高、周期长，再加上燃料供应困难等因素，,故此，对中小型海岛的供电、通信（尤其是军,用保密通信）都需要通过海底电缆来解决。,?,面对国际日趋完善的海底电缆系统，国内目前,的,4,5,家海底电缆生产企业，因受技术水平、,企业条件方面的制约，不能完全满足市场的需,要。我国目前尚未完全解决浙江、山东、福建、,江苏、广东等省的沿海岛屿上存在的缺电问题，,一定程度上阻碍了当地经济的发展，影响了国,防建设。根据国家目前海底电缆的建设状况及,沿海经济建设规划的需求，海底电缆建设及应,用范围将会相应扩大。,沿

3、海城市岛屿市场,拥有,1.8,万公里长的海岸线，,6000,多个大小岛,屿,2006,年用量约为,500km,，到,2010,年预计需求,量为,900km,国际上岛国甚多，尤其是东南亚大小岛国更多，,同时经济也相当发达，新一轮经济的发展促使,海洋、岛屿的利用大大递增,?,?,?,海上石油开采给海底电缆带来广阔的市场,?,?,海洋石油开发将迎来一个高速发展期，计划在,2010,年前使海洋石油的开采规模达到,2003,年,的两倍,海洋石油开发一是解决平台与陆地之间电力,传输和通信传输，另外是采油时用的动力传输,和信号传输，这使海底电力电缆的使用量逐渐,增加，同时为了适应环境要求在海底电力电缆,的基

4、础上开发的多用途脐带缆的量也随即猛增,?,据了解，各类每座海上石油平台上电缆的用量,是：自升式平台,150km,，半潜式平台,180km,，,采油平台,200km,，生产平台,200km,，生活平台,100km,。最近，韩国为俄罗斯建造的一座特大,型海上石油平台，共用各类电缆大约,900km,。,我国每年新建、维修海上石油平台需要用各类,电缆,13000km,，约有,15%,的海缆采用光电复合,海底电缆和海底电力电缆，保守估计使用各种,型号规格海底电缆约,2000km,。,海上风力发电及输电用海底电缆,?,?,在陆地上风电快速发展的同时，风能利用的新的领域,海上风电悄然兴起，世界上很多国家制订

5、计划开发,海上风电场。,建设海上风电场是目前国际新能源发展的重要方向，,也将是我国风电产业发展的“方向中的方向”。中国,目前已有近百家陆上风电场，到,2006,年总装机容量约,260,万千瓦，,2007,年有望达到,500,万千瓦，但海上风,力发电场建设才刚刚起步。预计到,2020,年风力发电总,装机容量将达到,3000,万千瓦。对于海底电缆来说，其,在海上风力发电及输电上的应用拥有广阔的市场前景，,预计,2010,年市场需求量近,1000km,。,河流湖泊等水下电缆市场,?,由于改造江河、湖泊以及水库大坝的需要，,水下电缆应用越来越广泛，主要分布在长江、,黄河、怒江、钱塘江、珠江等市场，,2

6、006,年,海底电缆的用量约为,300km,，到,2010,年市场,需求量约为,400km,。,国际市场,?,?,?,我国海底电缆的应用早于,19,世纪末期。但,110kV,的海,底电缆还是使用充油电缆或进口交联聚乙烯电缆，其,中国外进口产品占中国市场的,50,以上，其中,110kV,及以上产品一直为国外企业垄断，直到去年东方生产。,东南亚各国如日本、韩国、菲律宾、马来西亚、印度,尼西亚、越南、泰国、缅甸等目前还不具备海底电缆,的生产能力，不少本地区域性海底电缆工程从西欧引,进光电复合海底电缆，耗费巨大。,世界上海底电缆使用量的,40%,左右是由耐克森公司生,产，也是中国,5,家海底电缆生产企

7、业的,3,倍以上，从而,使耐克森公司成为世界海底电缆最大生产基地，其大,部份的市场在欧洲。,小结,?,通过以上的分析可以看出，光电复合海底电缆,和海底交联电缆的需求近来增长较快，未来需,求看好。,2006,年我国沿海电网、海上平台海,底电缆用量超过,2000km,，到,2010,年预计海底,电缆需求量为,4000km,。再加上海外市场的需,求，到,2010,年海底电缆的市场需求量约为,6500km,。,宁波东方电缆股份有限公司,海底电缆研究与应用现状,?,宁波东方电缆目前是国内海底电缆专业化生产企业之,一，历时几年的时间，成功研发,35kV,光电复合海缆、,110kV,光电复合海底交联电缆，目

8、前已经建成国内最,大的海底电缆研发生产基地，曾被邀请参加南方电网,220kV,海底电缆国产化招标。宁波东方成功研制开发,并大批量生产,110kV,光电复合交联聚乙烯绝缘海底电,缆后，产品投入舟山与宁波联网工程，运行情况得到,国家电网的肯定。在研究过程中，用先进的高端技术,和可靠的产品质量，迅速开拓国内市场并得到广泛应,用，打破了国外企业垄断中国高端海缆市场的局面。,取得的成绩,?,宁波东方电缆创举了国内光电复合交联聚乙烯,绝缘海底电缆史上的三个第一：（,1,）第一家能,够生产,110kV,最高电压等级交联聚乙烯绝缘光,电复合海底电缆，大批量投放市场并有效运行；,(2),生产出中国第一根,35k

9、V 3*300mm,2,最大截面,交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆；,(3),生产出,2,中国单根无接头最长的,110kV 1*500mm,交联,聚乙烯绝缘海底电缆。,重点解决的问题,?,?,?,?,?,6-110kv,全系列海缆软接头开发,(,导体焊接为,例,),大长度海缆内外屏蔽及绝缘无缺陷挤制技术,大长度海缆无缺陷压铅和无缺陷护套挤制技术,联合成缆技术,光纤通讯复合单元结构研究,软接头,在电缆制造过程中,采用一定的方法,把电缆各,部分连接在一起,把两段或几段电缆,连接成为,一根电缆,连接处的性能达到一定要求,满足电,缆运行的结果,外径及各部分的尺寸和电缆本,体相差不大,这种接头处理的方式叫

10、软接头。,独特的优势,?,?,?,?,1,、团队与技术优势。,2,、海缆生产销售的规模优势。,3,、区域优势。,4,、积极组建国家级海底电缆研究中心为打造,海底电缆生产基地建筑好研发平台。,国内外海缆技术状况,?,海底电缆技术被世界各国公认为是一项困难复,杂的大型技术工程，无论是电缆的设计、制造、,施工均远远地高于其它电缆产品，其中包括电,缆长度、电缆接头和电缆寿命在内的一些关键,技术指标，决定于电缆的设计、制造与安装水,平。,?,?,海底电缆技术要求高、难度大，而且随着经济的不断,发展，对海底电缆的电压等级需求也越来越高。以前,多为,35kV,，现在多采用,110kV,。导体截面越来越大。,

11、如原长岛海底电缆截面仅,95mm,2,，现在已要求,1200mm,2,，广东汕头电力局南澳岛海底电缆单根长,9km,，电压等级,110kV,，截面为,300mm,2,。,由于受海底高压电力电缆制造长度的限制，质量风险,大、水密性能要求高等因素，世界上只有法国耐克森,公司、意大利比瑞利公司、,ABB,公司、日本藤仓等公,司已经成功研制开发该产品。,?,?,?,我国海底电缆的应用早于,19,世纪末期。但,110kV,的海,底电缆还是使用充油电缆或进口交联聚乙烯电缆,其中,国外进口产品占中国市场的,50%,以上，其中,110KV,及,以上产品一直为国外企业垄断。,在海底电缆在技术上，国外比国内成熟。

12、国内在技术,水平上，还远远不能与国外同行相比，特别是大长度,海缆制造技术,.,220kV,及以下光电复合海底电缆、海底交联电缆技术，,国际没有研制,目前国内还正在开发之中。,国内厂家生产技术水平将快速发展,?,?,目前国内主要生产海底电缆的厂家为五家：宁波东方,电缆股份有限公司、上海腾仓电缆有限公司、湖北永,鼎红旗电气有限公司、山东汉河电缆有限公司、中天,科技。,中国海缆市场和生产工艺技术正处于一个快速发展的,时期，这与我国经济社会、国防、能源等领域的发展,都是息息相关的。各电缆生产企业如能抓住机遇、自,主创新，利用自己有利的条件发展有优势的海缆产品，,不但能够在国内市场占有一席之地，也很有可

13、能充分,发挥国内成本优势，进军国际市场。,海底电缆的技术探索,?,?,?,?,?,我们积极利用承担国家科技支撑计划项目的机,会，汇聚了国内外电缆行业的知名专家，从很,方面对海缆进行了深入的研究,一、导体阻水的研究；,二、电缆接地的研究；,三、光缆复合的研究；,四、铠装层的研究；,探索,五、大长度生产装备的研究；,六、电缆试验的研究；,七、电缆抢修接头的研究；,八、生产装备的研究；,九、材料的研究；,十、海底电缆敷设及安全运行的研究。,?,?,?,?,?,?,重点难题,着重解决材料因素制约光电复合海底交联电缆生产的,瓶颈，着重攻克高等级聚乙烯绝缘高分子材料的配方,及制造工艺，聚乙烯专用料的结构参

14、数,;,同时研究电缆磁场应力消除材料和技术；,研制生产电缆专用关键装备，满足大长度光电复合海,底交联电缆生产，解决生产大长度高电压光电复合海,底交联电缆的工艺技术，生产出单根长度最长,5-8km,的光电复合海底交联电缆；,?,?,?,?,攻克光电复合海底交联电缆的接头技术，研发,220kV,光电复合海底交联电缆注塑交联型软接,头工艺技术及电缆附件；解决光电复合海底交,联电缆安全敷设和安全运行问题，研制出确保,海缆敷设及安全运行智能保障系统。,?,通过攻克制约光电复合海底交联电缆发展的高,等级聚乙烯绝缘高分子材料、生产大长度高电,压等级的光电复合海底交联电缆工艺技术与关,键装备、光电复合海底交联

15、电缆软接头及海缆,敷设与电缆安全保障的技术难点，着重解决制,造电力输送“动脉”的材料、关键装备、工艺,技术及网络安全保障的关键技术问题，使光电,复合海底交联电缆在技术应用上得到质的飞跃。,与上海电缆研究所联合开发申报项目,国家科技支撑项目,: 220kV,及以下光电复合海,缆、海底交联电缆及生产装备开发,正在联合申报国家,863,项目脐带电缆,?,?,光电复合海缆中光缆的设计及最新用途,?,光电复合海底电缆、海底交联电缆由于安装在,环境复杂的海底，长期受到海浪冲击、海水腐,蚀、礁石等意外撞击及许多未知因素（轮船铁,锚、海底旋窝、地震、海啸）影响，故此，光,电复合海底电缆、海底交联电缆的制造技术

16、一,直为世界公认的大型复杂的技术工程,影响因素,?,?,光缆或光电复合缆的设备成本和工程造价昂贵，每公,里达到了,100,万元以上，因此一旦遭受破坏，将造成,极大的经济损失，而频繁发生的锚泊事件对海底光缆,的破坏一直困扰着有关部门，成为电力系统急需解决,的重大科技难题,现代光通信系统不仅要求在链路出现故障的时候能够,及时发现，更希望安全预警系统能够提前发现意外情,况的发生部位，以便及时切换链路，保证信息安全。,因此要求通信安全预警系统能够对威胁安全的事件进,行实时监测和精确定位，迅速的控制威胁事件的发生。,1,、产品结构设计,?,要实现光电复合海缆的大长度生产，光缆单元,设计、光电缆复合位置的

17、设计、软接头技术开,发等是关键，另外导体阻水、大长度内外屏蔽,及绝缘无缺陷挤制、无缺陷压铅和无缺陷护套,挤制等也是研究的主要内容。,2,光电缆复合位置的设计,光电复合海缆结构图,内垫层,铅套,半导电阻水带,光纤单元,填充条,铜导体,半导电尼龙带,内半导电屏蔽,绝缘,外半导电屏蔽,铠装层,?,本设计的特点是将光缆单元放置在绕包的垫层,中，当电缆受到外界的挤压时，光缆单元受内,护层的保护而不会被压扁，绕包结构保证了弯,曲时有一定的位移，从而保证了光纤的传输性,能；光缆单元采用不锈钢套管，既方便实用又,安全可靠；此外，整根电缆的结构大大节省了,制造和敷设费用，既能用于传输电力，又可用,于传输通信信号

18、，用途广泛。,3,、预警系统设计,?,光电复合海底电缆外部安全预警和定位系统将利用光,电复合海底电缆中的光通信单元，在不影响该系统本,身通信的前提下，利用缆内空闲的光纤或者波分复用,通道，通过自主研制的外围设备（和清华大学及宁波,诺可电子科技发展有限公司合作开发），实现对外部,威胁事件的预警和定位。该系统将在控制单元（型号,4211,），处理单元（型号,3211,），前端感应单元（型,号,2211,）和后端感应单元（型号,2221,）的硬件和主机,系统软件（,DHPS,软件）上完成自主的开发和产品定,型。,?,电缆安全保障运营的技术关键是长距离激光干,涉技术的光学传感系统的硬件构架方法，使传,

19、感系统在附加设备不影响通信系统运行的前提,下，利用通信链路本身实现传感预警功能；神,经网络和小波分析方法的算法软件核心，使系,统具有自动判别事件、自学习和精确定位的功,能；典型事件模型综合数据库的建立，使系统,具备多目标和多事件的判断功能，可以同时对,作用于预警系统的多个事件进行判断和定位。,?,（,1,）基于双向共光路光纤干涉仪的基本结构，,采用传统通信光缆，构建传感光学系统；采用,高速,AD,转换模块和,DSP,数字处理技术，构建信,号采集和预处理子系统，结合神经网络算法，,建立典型事件的模型数据库，根据数学仿真和,实验研究的结果修正模型，最后结合现场试验,结果，建立和修正可实际应用的模式识别软件,子系统，实现一套可实际运行的具有抗误报和,定位功能的光纤通信安全预警和定位系统。,?,（,2,）基于单模光纤拉曼散射效应，采用大功,率超窄脉冲光源技术和温度无关的光纤分光滤,光技术，构建低损耗的光学检测系统，结合高,速数据采集