我国智能电网用特种光缆现状与十二五发展（谢书鸿）

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业我国智能电网用特种光缆现状与“十二五”发展谢书鸿何仓平徐拥军（中天科技集团有限公司，南通）摘要：本文通过分析电力特种光缆的应用现状、存在问题，根据我国坚强智能电网的发展规划，结合特高压电网、智能配电网和用户网规划，重点阐述“十二五”期间我国智能电网用特种光缆的市场需求和产品技术发展。关键词：电力特种光缆；特高压；光纤复合低压电缆；十二五0引言电力特种光缆是电力专用信息通信网的重要组成部分。截止2009年底，国网、南网系统I、II、III、IV级骨干通信线路总长度约45万公里，其中光纤线路占90%，微波占3%，载波占7%。光纤线路主要采用OPGW、ADSS光缆。随着我国智能电网建设大幕拉开，电力特种光缆将发挥更加重要的通信支撑网作用。1“十一五”行业发展现状及特点1.1“十一五”电网发展及电力信息通信网建设根据国家电网和南方电网《“十一·五”电网规划及2020年远景规划》，“十一·五”的重点是，1000千伏交流、±800千伏直流特高压输电工程；西北750kV网架建设工程；强化全国联网和区域、省级电网500（330千伏）主网架建设；完善城市和农村电网建设和改造等。“十一·五”期间，我国将建成330kV及以上交流线路11.3万公里，直流线路8000公里，全国220kV及以上输电线路达到44.1万公里，国家电网公司线路规模占80%。我国电力信息通信网建设进一步加强，OPGW、ADSS光缆继续大面积使用，能够架设OPGW的线路基本都架设OPGW，难以架设OPGW的线路选择架设ADSS光缆，部分线路试点架设OPPC光缆。我国已建成世界上最大的、先进可靠的电力专用光纤信息通信网络。但总体上又呈现“骨干网强、接入网弱”、“高端强，低端弱”的态势。我国电力信息通信网现状：（1）110kV及以上核心通信网（骨干网），采用OPGW、ADSS光缆构建，基本实现100%光纤化，技术成熟；（2）35kV及10kV（未来将是20kV）中压配电通信网，采用OPGW、ADSS、普通光缆作为通信手段，技术成熟，但整体光纤化率不超过50%，还需要更适用的光纤通信手段。对于无地线而难以选用OPGW光缆和无净空距离而难以选用ADSS光缆的线路选用OPPC光缆是适宜的技术；（3）380V及220V低压用户接入通信网光纤化率几乎未零，主要是因为无适用的电力通信业务需求和适用的产品来推动。2010年，国务院将“三网融合”技术上升为国家战略，预计“十二五”期间国家将大力推动光纤到户（FTTH）的建设。实际上，电力网与电信网、电视网、因特网这四个网络的接入网（即用户网）非常相似。因此，国家电网提出利用“电网最后一公里”实现电力光纤到户，符合“资源节约型社会”的理念，且强力支撑“三网融合”战略。1.2国内电力特种光缆市场和技术特点（1）电力特种光缆技术成熟。我国已经形成OPGW、ADSS、OPPC的电力特种光缆产品技术体系，各种光缆的产品结构、设计技术、检测技术、原材料、制造设备技术基本成熟，产业配套能力完善。OPGW光缆具备了钢管式、铝管式、铝包钢管式、骨架式全系列结构，总体技术达到国际先进水平。尤其对于OPGW耐雷击的研究、大跨越、特高压、重冰区应用的研究，ADSS耐电腐蚀的研究，OPGW型谱的制定等更是处于世界应用技术研究前列。（2）中国电力特种光缆需求全部实现国产化。不管是大跨越、重冰区、特高压等具有相当技术含量的OPGW光缆，还是220kV、110kV超高压线路用OPPC光缆的应用，均实现国产化制造和供货，“十一五”期间几乎未从国外进口OPGW/ADSS光缆。（3）中国电力特种光缆市场容量全球最大、产能规模世界最大。由于欧美发达国家的电网建设基本成熟，新建、改造输电线路的电力特种光缆需求量较小，亚洲、南美等发展中国家市场需求是主流。“十一五”期间，中国电力特种光缆市场占据全世界需求量的50%左右，成为世界上最大的电力特种光缆生产基地和制造强国。据不完全统计，国内OPGW主流制造厂商已形成24条钢管生产线、63条成缆生产线的产能状况。钢管光单元年产能达到km的规模，OPGW的产能接近km/年。每年我国电力特种光缆市场容量近30亿元。“十一五”期间，我国电网建设处于飞速发展期，各种电力特种光缆得到大量使用，各主流生产厂商呈现量能齐升状态。据统计，“十一五”我国ADSS、OPGW光缆的大约使用量如表1。表1“十一五”期间我国ADSS、OPGW、OPPC光缆的大约使用量年份200520062007200820092010ADSS(km)11,00011,00015,00015,00030,00040,000OPGW(km)40,00050,00060,00065,00070,00065,000OPPC(km)/201003006003,000根据CRU（以前的KMI）2009年预测，世界区域2009年OPGW需求量为137,560km，中国市场占据51%份额；世界区域2010年OPGW需求量为140,050km，中国市场占据46%份额（4）立足中国国内市场需求，逐渐走向国际市场。中国电力特种光缆厂商不断开拓国际市场，不仅成为亚洲、非洲、拉丁美洲电力市场主流供应商，也逐渐进入成熟的欧美市场。1.3电力特种光缆领域存在问题及差距分析对比国际市场，国内电力特种光缆领域存在问题如下：（1）国际上产业集中度极高，而国内产业分散，单体竞争力较弱。国际上电力光缆厂家通过并购整合，目前主要厂家包括美国AFL、Corning，荷兰Draka，西班牙Prysmain，韩国LS、TAIHAN等几个大的产业集团，加大产业集中度，利于产业发展和竞争能力的提高。而中国有多达10家具有一定市场占有率的OPGW/OPPC和ADSS光缆厂家，单体竞争力不强。（2）电力特种光缆产能已经供过于求。据统计，ADSS光缆的生产企业已不下50家，具有OPGW光缆生产或半成品加工能力的企业有15家，得到市场总体认可并有一定市场占有率的也仅10家。特种光缆生产能力与市场需求量有将近30%-40%的富余。（3）价格非理性竞争更趋激烈。国网110kV及以上线路OPGW集中招标量占全年需求量60%，因此，所有OPGW生产企业都极其重视集中招标。在供需失衡的态势下，为了得到理想的市场份额，非理性低价竞争的态势不可避免。（4）用于配电网和用户接入网的电力特种光缆技术尚不成熟。电力通信部门着力建设核心通信网，致力于OPGW/ADSS光缆研究和应用，而配电网和用户接入网的通信手段显得单一，技术支撑业务的创新需要加强。2“十二五”电力通信行业发展规划根据国家电网总体规划，“十二五”期间，我国电网将进入以智能化和特高压为重要特征、各级电网建设协调推进的新阶段。2.1国家电网智能电网发展规划2010年3月编制完成《国家电网智能化规划总报告》显示，我国的坚强智能电网建设，主要以优化电网结构、解决特骨干网架和配电网“两头薄弱”问题为重点，就是建成以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，以尽快满足各类能源基地大规模建设和智能配电、智能用电对电网智能化水平不断提高的要求。我国坚强智能电网将分三阶段规划进行建设，如图1所示。至2020年末，我国坚强智能电网总投资规模接近4万亿元，其中主网“十二五”通信总投资约需电网总投资2%左右，预计每年拉动GDP增长1%。届时，我国全面建成坚强智能电网，技术和装备达到国际先进水平，电网优化配置资源能力将大幅提升，清洁能源装机比例达到35%，实现1.2亿千瓦的风力发电容量，2000万千瓦的太阳能发电。20162016年～2020年引领提升阶段，基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。2011年～2015年全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2009年～2010年规划试点阶段，组织国家电网智能化规划编制，制定有关技术标准，开展关键技术研发和设备研制，进行各环节的试点。第一阶段第二阶段第三阶段投资约5500亿，特高压投资830亿投资约2万亿，特高压投资3000亿投资约1.7万亿，特高压投资2500亿图1坚强智能电网分三阶段规划投资建设2.2我国特高压电网发展规划按照国家电网总体规划设计报告，2010年，“两纵两横”（“两纵”即陕北～长沙、锡盟～上海；“两横”即雅安～南京、蒙西～潍坊）特高压交流后续工程开工建设，跨区直流工程投产规模达到1290万千瓦。2012年，重点建成淮南～上海、陕北～长沙、锡盟～上海、蒙西～潍坊、雅安～南京等交流特高压工程，建成向家坝～上海、宁东～山东等特高压直流工程，建成河西走廊750千伏通道，实现新疆与西北主网联网、西藏与青海联网运行。加强区域500、330千伏网架和城乡电网建设。“三华”（华北、华中、华东）电网建成“两纵两横”特高压骨干网架，特高压交流线路1.95万公里，直流线路8100公里。2015年，建成锦屏～苏南、宁东～浙江、溪洛渡～浙西、酒泉～泰州等特高压直流工程，加快建设坚强的特高压电网，建成较为完善的西北750千伏主网架，加强区域电网500千伏主网架建设。至此，“三华”同步电网进一步加强，以特高压为核心的坚强国家电网初步形成。特高压交流线路3.8万公里，直流线路2.1万公里。2020年，“三华”同步电网形成“五纵六横”主网架，基本建成坚强智能电网。到2020年，特高压电网共建成63座特高压交流变电站，变电容量5.8亿千伏安，交流线路5.1万公里；直流换流容量3.5亿千瓦，直流线路4.8万公里。2.3我国电力配电网和用户网通信发展规划配电网和用户网是电力系统的重要环节，具有设备数量多、分布范围广、网架结构复杂的特点。目前，我国配电网和用户网仍存在网架薄弱、通信手段不先进且难以覆盖、供电能力不足、线路设备功能分散且可靠性较差、节能降耗潜力巨大等问题。着力解决“配电网薄弱”环节是实现清洁能源接入和有效利用，实现电网与电源、用户双向互动功能的关键目标之一。2.3.1配电自动化新能源的发展使得配电网系统有可能大量接入分布式电源、微网、电动汽车、储能装置等，因此，智能化的配电网系统运行应满足自愈、互动、兼容、即插即用等需求。我国配电自动化研究起步较晚，各网省电力公司对配网自动化系统的建设比较慎重，导致我国配电通信网络基础不能满足智能配电要求。目前，我国配网自动化采用以光纤专网为主，中压电力线载波、无线公网为辅的多种通信方式。智能配电网建设的目标是配变电站实现无人值守，即通过光纤通信实现配网自动化，不断提高“变电站光纤覆盖率”。根据我国变电站光纤覆盖率指标统计分析，330kV及以上变电站为100%；220kV变2009年为99.9%，预计2010年底达100%；110kV变2009年为92.1%，预计2010年底达93%；66kV变2009年为93.6%，预计2010年底达94%；35kV变2009年为63%，预计2010年底达64%。而据介绍日本国35kV及以上变电站光纤率为100%，全部实现无人值守，远程监控。目前我国电力系统通信主要采取适用技术不断完善110kV（66kV）、35kV变电站的光纤覆盖率，要基本实现35kV及以上变电站100%光纤覆盖，220kV及以上变电站双路光缆接入。2.3.2用电信息采集双向互动服务是智能电网信息化、自动化、互动化的重要体现，能够更好地满足用户用电智能化、多样化的服务需求，提高供电应急处置能力。用电信息采集业务为智能用电服务提供可靠的基础数据支撑，更好地支撑双向互动服务，是解决电力本身业务。按使用对象分，主要为专变用户采集（负荷控制系统）和低压集中采集。前者以GPRS通信信道为主，缺点是大量业务依赖于无线公网通信。后者是采用窄带电力线通信、宽带电力线通信（PLC），受制于带宽、容量、距离、可靠性等。应该更多地采用各种光纤光缆（ADSS、普通光缆、光纤复合电缆）和光终端设备建设光网络，提高网络带宽、容量和传输可靠性。2.3.3智能用能是在提高终端用户用电服务水平的基础上，对用户的用能情况进行实时监测，并根据用户的用能需求和能源供给情况，实现有序用电管理和能效管理智能化。建设智能用电小区/楼宇，需建立用户端电力光纤通信网络，开展双向互动用电和用能服务。电网用户端光纤化率几乎为零，电力光纤到户是发展智能电网的内在要求。作为智能电网标志性技术之一，国家电网正在快速推进电力光纤到户，电力光纤到户也得到了各地政府的大力支持，并为“三网融合”国家战略提供服务支撑。光纤复合低压电缆（OPLC）作为智能电网用户接入端的首选方案，实现了只需一次施工、一个通道、一次性解决线缆入户的问题，可解决电线、网线、电话线、有线电视线等多条线路的多次施工。光纤复合低压电缆能够解决资源的合理利用，符合国家对低碳经济的要求。3“十二五”电力特种光缆发展趋势“十一五”期间，我国依托骨干输电网已经基本建成电力核心光通信网。“十二五”期间，在继续完善电力核心光通信网基础上，重点将加强智能配电网通信和用户网通信建设。3.1成熟的电力特种光缆产品（1）远距离的特高压电网建设是“十二五”的重点，进行逐级配电也将产生不少输电线路建设。因此，OPGW光缆在110kV及以上电网通信核心骨干网和部分35kV配电网通信建设中仍然将发挥主导作用，仍将有较大需求量，但预计用量将逐渐呈现下降趋势。（2）随着智能电网的建设，将加快城农网和配电网通信线路建设和改造。对于新建35kV和10kV中低压线路，由于无地线，通过经济技术比较分析，采用OPPC光缆相比较OPGW、ADSS光缆具有良好的经济效益比。目前，OPPC光缆的工艺制造技术、光纤耐热技术研究、光电分离绝缘技术、带余缆接续技术等基本成熟。因此，预计OPPC光缆将成为35kV和10kV中压配网通信的主流技术，其应用将比“十一五”期间呈现成倍的增长。（3）ADSS光缆仍然是35kV和10kV中压配电网旧线路通信改造的快捷、可靠的适用技术，“十二五”期间仍将有可观的需求量。（4）“十一五”期间我国形成的OPGW/OPPC、ADSS光缆生产能力完全能够满足“十二五”需求量，不宜再盲目进行产能扩张。相反，各生产商应考虑如何消化过剩的产能。据CRU（以前的KMI）2009年预测，随着欧美国家智能电网建设的提出，欧美将有一定的新电网建设规划，OPGW用量将略有增长，但亚洲包括中国OPGW需求量将呈现下降趋势。CRU预测如表2所示。表2CRU预测世界区域OPGW需求量OPGWbyRegion(sh-km)2009201020112012NorthAmerica北美9,50011,50011,00012,000WesternEurope西欧6,6006,7007,1507,250EasternEurope东欧9,8109,70010,95011,900Asia亚洲81,35078,25074,45070,450MiddleEast中东10,70011,7009,7008,700Africa非洲10,30012,50013,60013,600CaribbeanLatinAmerica拉丁美洲8,3008,4009,80010,200Oceania海洋国1,0001,3001,6001,900Total137,560140,050138,250136,000根据国际和国内市场发展，预测“十二·五”OPGW、ADSS、OPPC光缆的用量如表3。表3“十二·五”OPGW/ADSS/OPPC光缆的预测需求量年份20112012201320142015OPGW(km)60,00055,00050,00045,00040,000ADSS(km)30,00030,00035,00030,00020,000OPPC(km)5,0008,00010,0008,0006,0003.2正在兴起的电力特种光缆产品国家电网公司大力推动配电自动化和电力光纤到户来支撑“三网融合”，常规手段是采用10kV电力电缆或400V电力电缆与普通光缆并行敷设。为响应“低碳社会”要求，充分利用电网“最后一公里”资源，利用敷设到“每家每户”的低压电缆线路资源，开发适用于电力光纤到户的光电复合缆，如光纤复合低压电缆（适用于380V和220V）、光纤复合中压电缆（适用于10kV和35kV），实现电网终端的电力和通信“一体化”。光纤复合低压电缆（OPLC）是我国电力通信的世界创新产品，是在传统的低压电缆中融合光单元，是一种具有低压电力和光通信双重传输能力的复合电缆。OPLC主要适用于0.6/1kV及以下电压等级，是解决低压配网、用户网所需要的先进、可靠通信介质。通过敷设满足各种不同应用环境的OPLC复合缆，构建xPON+PFTTH网络，实现电网与用户之间高速双向互动，优势在于：整合电网资源，实现电信、广电、互联网网络基础设施的“共建共享”，避免重复建设造成的干扰社区群众正常生活；节约大量的管道、金属、塑料等资源，将电力服务、信息服务、社区服务等功能和谐的融为一体。2010年，电力光纤到户试点工程是公司坚强智能电网第二批试点项目，计划在14个网省公司的20个城市进行试点工程建设，共覆盖约3.7万用户。同时，国家电网已经建立基于OPLC的智能电网电力光纤到户（PFTT