【電纜寶dianlanbao】海底電纜輸電工程是跨海域聯(lián)網(wǎng)工程建設的重要組成部分，在實現(xiàn)電網(wǎng)國際化、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)進程中起著重要作用。近年來，隨著國內外輸變電技術的發(fā)展，在經(jīng)濟一體化、能源優(yōu)化配置、減少環(huán)境影響等因素的推動下，跨海域輸電技術、海底電纜制造技術、海底電纜工程技術不斷向前發(fā)展。

海底電纜工程的建設受地域建設條件、海洋工程條件和施工設備等條件的限制。工程建設涉及技術領域廣泛，投資規(guī)模較大，施工技術復雜。海纜敷設于海床后，還要根據(jù)海纜路由地質情況，對海纜進行的保護措施，包括海纜埋深、沖埋、套管、拋石等防護穩(wěn)固施工，這是海纜工程建設的重點和難點。

海底電纜輸電工程的建設主要應用于：各國電網(wǎng)跨海域互聯(lián);區(qū)域電網(wǎng)跨海峽聯(lián)網(wǎng);向海洋孤島及海上石油鉆探平臺供電;輸送海上可再生能源的發(fā)電并網(wǎng)。

近年來，我國跨海域向孤島和石油鉆探平臺供電的輸電工程發(fā)展較快。目前，國內已運行的海底電纜輸電工程，均采用交流電壓進行系統(tǒng)連接。然而，在國外的海底電纜輸電工程，采用直流電壓實現(xiàn)跨海域電網(wǎng)互聯(lián)已逐漸形成主流趨勢，為此，有必要進行更為深入的可行性研究與技術經(jīng)濟比較。

為此，文章綜述了1990年以來國內外海底電纜輸電工程建設，分析其發(fā)展趨勢，并歸納了典型工程的海纜保護措施相關信息，以便有關工程借鑒和參考。

一、國內外海底電纜輸電工程

⒈ 歐洲地區(qū)

歐洲電網(wǎng)主要由歐洲大陸電網(wǎng)及歐洲輸電聯(lián)盟(UCTE)、北歐電網(wǎng)及北歐輸電協(xié)會(NORDEL)組成。歐洲電網(wǎng)所覆蓋的國家國土面積普遍較小，工業(yè)高度發(fā)達，用電負荷密度大，電網(wǎng)結構密集。因此，歐洲各國電網(wǎng)迫切需要實施電能結構的優(yōu)化配置，以實現(xiàn)電源結構的互補和電量交換。

目前歐洲地區(qū)是世界上海底電纜工程建設項目發(fā)展最多、建設規(guī)模最大的區(qū)域，海纜總長度約為10183km，設計交換容量約為22116MW。

⑴北歐地區(qū)

北歐電網(wǎng)發(fā)電量結構組成不均衡，例如：挪威總裝機容量中，水電占95.73%，而丹麥則是以火電為主。但北歐各國電網(wǎng)通過海底電纜工程聯(lián)網(wǎng)，已基本實現(xiàn)了能源優(yōu)化配置、降低發(fā)電成本、減少備用容量目標，并獲得了聯(lián)網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益。

北歐電網(wǎng)自20世紀90年代以來，各國家電網(wǎng)互聯(lián)的海底電纜工程項目主要有：挪威至丹麥;丹麥至瑞典;丹麥至德國;芬蘭至瑞典(一、二期);瑞典至波蘭;挪威至荷蘭。這些工程均采用了直流電壓±400～±500kV聯(lián)網(wǎng)，海纜總長度約2140km，設計容量5670MW。海纜跨越的海域有波羅的海、斯卡克拉克海峽、卡特加特海峽、波的尼亞灣和北海。

2008年9月，費達(挪威)至伊姆斯勞(荷蘭)，直流±450kV海底電纜工程投入商業(yè)運行，該工程的海纜跨越北海長度580km，海纜路由的最大水深為410m。

⑵波羅的海沿岸地區(qū)

波羅的海沿岸地區(qū)電網(wǎng)由北歐輸電協(xié)會(NORDEL)成員國組成，其發(fā)電量構成：水電54%、核電21.8%、火電21.7%、風電7.4%。各國已實現(xiàn)通過海底電纜輸電進行電量交換。

海底電纜輸電工程項目主要有：瑞典至德國;芬蘭至愛沙尼亞(一、二期);丹麥本土至西蘭島;瑞典至立陶宛。工程均采用直流電壓±300～±450kV聯(lián)網(wǎng)，海纜總長度約為958km，設正在建設中的瑞典至立陶宛海底電纜輸電工程，設計輸送容量700MW，采用直流電壓±500kV聯(lián)網(wǎng)，海纜跨越波羅的海長度為400km，工程將于2015年投入商業(yè)運行。

⑶歐洲大陸地區(qū)

歐洲大陸電網(wǎng)及歐洲輸電聯(lián)盟(VCTE)，包括24個國家和地區(qū)的29個電網(wǎng)運營商，供電人口約5億。各成員國交換電量約304.1TWh。

歐洲大陸電網(wǎng)的海底電纜輸電工程主要由VCTE成員國之間跨海聯(lián)網(wǎng)，并跨越北海與北歐電網(wǎng)互聯(lián)。其中主要海底電纜輸電工程項目有：英法連線通過8回直流電壓±270kV互聯(lián);英國至荷蘭;愛爾蘭至英國;挪威至德國。海纜跨越英吉利海峽、北海和愛爾蘭海。

挪威至下薩克森(德國)海底電纜輸電工程已完成可行性研究和設計，進入工程實質性的海纜制造階段，工程將于2015年投入運行。挪威至斯比爾特(德國)海底電纜輸電工程采用高壓直流輸電(HVDC)聯(lián)網(wǎng)，計劃將于2016～2018 年投入運行。

這兩項工程設計容量均為1400MW，海纜均跨越北海600km，海纜路由最大水深410m。

⑷地中海沿岸地區(qū)

歐洲大陸地中海沿岸地區(qū)海底電纜輸電工程建設項目有：意大利至法國;意大利至希臘;意大利本土至撒丁島;西班牙本土至馬略卡島。工程均采用直流電壓±250～±500kV聯(lián)網(wǎng)，設計輸送容量2100MW。海纜跨越伊特魯利亞海、亞得里亞海和巴利阿里海峽。

意大利本土至撒丁島的海底電纜輸電工程為2回直流電壓±500kV，采用“背靠背”方式互聯(lián)，輸送容量1000MW。海纜跨越伊特魯利亞海長度為420km，海纜路由最大水深1600m。

⑸歐洲與北非地區(qū)

歐洲與北非電網(wǎng)海纜工程建設項目有：西班牙至摩洛哥(一、二期);埃及至約旦(一期);西班牙至阿爾及利亞;意大利至阿爾及利亞;意大利至突尼斯。其中，西班牙至阿爾及利亞聯(lián)網(wǎng)工程采用直流電壓±400kV聯(lián)網(wǎng)，其他工程均采用交流電壓400～500kV聯(lián)網(wǎng)。海纜跨越直布羅佗海峽、紅海阿爾斯灣和地中海。

2011年投入運行的意大利至突尼斯聯(lián)網(wǎng)工程采用交流電壓500kV，設計輸送容量600MW。海纜跨越地中海長度為200km，海纜路由最大水深為670m。

⒉ 亞洲地區(qū)

⑴海灣阿拉伯地區(qū)

海灣阿拉伯地區(qū)的電網(wǎng)互聯(lián)由海灣合作委員會(GCC)成員國組成。海灣合作委員會互聯(lián)電網(wǎng)管理局(GCCIA)包括7個國家電網(wǎng)互聯(lián)。

海纜工程建設項目為正在建設的沙特阿拉伯至埃及海底電纜輸電工程，其一期將于2012年投入運行，二期工程已進入實質性的海纜制造階段，預計2015年投入運行。工程采用直流電壓±400～±500kV聯(lián)網(wǎng)。設計容量1500MW。海纜跨越紅海曼德海峽，海纜路由最大水深230m。

⑵東亞、東南亞地區(qū)

除的海灣阿拉伯地區(qū)外，亞洲其他地區(qū)各國電網(wǎng)由于受地理條件的限制目前尚未形成各國之間以海底電纜輸電工程互聯(lián)。但是，在各國本土向島嶼供電、各國本土電網(wǎng)區(qū)域互聯(lián)、陸地向石油鉆探平臺供電等方面，其海底電纜輸電工程發(fā)展趨勢較快。東亞、東南亞地區(qū)海底電纜工程建設項目有：日本本土北海道至本州，日本本州至四國;韓國本土南?？ぶ翝輱u;菲律賓本土華特島至呂宋島;中國廣東至海南，中國臺灣至澎湖列島。

上述亞洲各國(不包括海灣阿拉伯地區(qū))海纜工程設計輸送容量為4640MW。海纜跨越津輕海峽、紀伊海峽、濟州海峽、圣貝納迪諾海峽、瓊州海峽和臺灣海峽。

日本本州至四國的聯(lián)網(wǎng)工程，以4回直流電壓±500kV“背靠背”方式聯(lián)網(wǎng)，設計輸送容量2800MW。中國廣東至海南交流500kV聯(lián)網(wǎng)工程，設計輸送容量600MW。這些均屬亞洲海底電纜輸電工程首創(chuàng)項目。

⒊ 北美地區(qū)

北美聯(lián)合電網(wǎng)由美國東部、西部電網(wǎng)和德克薩斯電網(wǎng)、加拿大魁北克電網(wǎng)組成。北美聯(lián)合電網(wǎng)與墨西哥電網(wǎng)互聯(lián)。美國本土東部、西部電網(wǎng)通過直流“背靠背”聯(lián)網(wǎng)運行。美國東部電網(wǎng)與加拿大魁北克電網(wǎng)互聯(lián)。

北美聯(lián)合電網(wǎng)各區(qū)域跨海域聯(lián)網(wǎng)工程均為國家本土區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)。其中，加拿大本土與溫哥華島以2 回交流電壓525kV聯(lián)網(wǎng)。美國本土紐黑文至長島、美國本土塞爾維爾至萊維頓(美國海王星工程)、美國本土圣佛郞西斯克至匹茲堡以及正在建設中的加拿大溫哥華維多利亞島至美國安吉利斯、加拿大蒙特利爾至美國紐約島海底電纜輸電工程均采用電壓±230～±550kV聯(lián)網(wǎng)。

北美聯(lián)合電網(wǎng)海底電纜輸電工程共有14個項目分別跨越佐治亞海峽、馬拉斯皮納海峽、長島海峽、大西洋、胡安德富卡海峽、張伯倫湖與哈德遜河。設計輸送容量5762MW，海纜長度1718 km。其中，美國海王星工程采用直流電壓500kV聯(lián)網(wǎng)，海纜路由最大水深2600m。

⒋ 大洋洲地區(qū)

大洋洲地區(qū)海底電纜輸電工程均為國家本土區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)。其中，新西蘭本土南島與北島電網(wǎng)互聯(lián)工程、澳大利亞本土與塔斯馬尼亞島聯(lián)網(wǎng)工程均采用直流電壓±250～±400kV聯(lián)網(wǎng)，設計輸送容量1700MW。海纜跨越庫克海峽和巴斯海峽。新西蘭本土北島黑瓦茲至南島班摩爾海底電纜輸電工程采用直流輸電技術(HVDC)聯(lián)網(wǎng)，輸送容量500MW。

二、海底電纜輸電工程發(fā)展趨勢

20世紀90年代以來在各國區(qū)域海底電纜輸電工程中，以交流電壓輸電方式的工程有15個項目，其中電壓等級500kV及以上工程有5個項目。資料顯示，2000年以來投入運行的500kV交流海底電纜輸電工程有3個項目。以直流電壓輸電方式的工程有67項，其中高壓直流輸電(HVDC)13個項目(包括正在建設和規(guī)劃項目)。

1990年后各區(qū)域海底電纜工程指標匯總如表1所示。

三、國內外典型工程海纜保護方式

海底電纜輸電工程建設基本分為兩個建設階段。施工前期主要有工程設計、海纜路由選擇、海纜制造及運輸;工程施工期間主要有海纜路由定位、海纜敷設、海纜保護、陸地設備安裝、檢測與調試和工程驗收。

海底電纜敷設于海床后，為抵御錨害、拖網(wǎng)等外力的沖擊破壞，同時為了防止在海流的作用下長期疲勞運動，造成海纜機械性損傷，必須對海纜實施穩(wěn)固保護工程，這是海底電纜工程建設中重要的工程項目之一。

目前，在世界各國區(qū)域電網(wǎng)跨海域互聯(lián)工程中海底電纜保護常見的措施為：在海纜近海岸登陸段淺水區(qū)采用水泥沙漿袋埋設保護;在漁業(yè)活動頻繁水域且水深30米以內采用少量鐵套管保護，在水深30m以上采用水力噴射沖埋保護;在無法進行埋設點和海纜懸空段采用拋石堆積保護。

四、海底電纜輸電方式的選擇及傾向性

隨著直流輸電技術的進步，海底電纜輸電工程選擇直流電壓輸電方式以實現(xiàn)跨海域電網(wǎng)互聯(lián)，已逐步被各國電力建設認同。直流電壓輸電在跨海域電網(wǎng)互聯(lián)工程中具有明確的優(yōu)勢和固有的缺陷。因此，在海纜工程建設前期，應做出更為詳細的可行性研究分析與技術經(jīng)濟比較。

海底電纜輸電工程項目中，挪威至荷蘭海底電纜輸電工程的跨海域長度580km，美國塞爾威爾至萊維頓海底電纜敷設于最大水深2600m，這兩個目前海纜項目之最的工程均采用直流輸電方式，在事實上顯示了海底電纜輸電工程選擇直流電壓應用的優(yōu)勢與傾向性。

⒈ 海底電纜直流輸電工程的優(yōu)勢與缺陷

由于海底電纜輸電工程建設中海洋工程施工的難度很大，各國區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)跨海域工程建設中都盡可能減少海洋施工作業(yè)工程量，這已是海纜工程建設的共識。

⑴海纜工程直流輸電方式的優(yōu)勢

①減少海纜工程施工量1/3，海纜路由占用海床空間少1/2

②以海水做接地極回路時，節(jié)省陸地接地極投資

③可實現(xiàn)隔離海域兩端電力系統(tǒng)故障，避免互聯(lián)電網(wǎng)大面積停電

④海纜輸送容量大、損耗小，海水散熱快，海纜絕緣熱老化損壞程度降低。

⑵海纜工程直流輸電方式固有的缺陷

①海纜兩端換流設備投資大，電能損耗大

②換流站需設無功補償容量

③產(chǎn)生諧波電流會干擾海底通訊設備

④單極運行時對海底設備產(chǎn)生電腐蝕。

⒉ 海底電纜柔性直流輸電技術的應用

隨著電力電子器件控制技術的突破，直流換流站IGBI、IGCT等原件構成電壓源型換流技術、可控關斷器件和脈寬調制技術(PWM)的應用以及瞬間實現(xiàn)有功和無功的控制，使得柔性直流輸電在向無源網(wǎng)絡供電方面具有優(yōu)勢。同時，柔性直流輸電技術應用于海底電纜輸電工程，克服了傳統(tǒng)直流輸電工程固有的缺陷。使其在海底電纜輸電工程項目中具備了更為廣泛的應用空間和優(yōu)選條件。

對于海底電纜工程，一般其跨海域互聯(lián)相對距離較短。從我國跨海域輸電工程地域條件和必要性考慮，預計短期內不會出現(xiàn)大規(guī)模、長距離跨國電網(wǎng)互聯(lián)的海底電纜工程建設。

但是，從國內海洋可再生能源開發(fā)利用的發(fā)電并網(wǎng)、風電分布式發(fā)電并網(wǎng)、向近海孤島供電、內海異步交流電源并網(wǎng)、對石油鉆探平臺供電、海南聯(lián)網(wǎng)二期工程等項目的建設實踐可以看出，柔性直流輸電技術應用于海底電纜輸電工程將會得到進一步拓展和應用。

五、結語

在世界各區(qū)域實現(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)建設中，跨海域聯(lián)網(wǎng)海底電纜輸電工程建設使得各國在能源優(yōu)化配置、提高供電可靠性和減少備用容量等方面的獲得了經(jīng)濟效益。

以直流輸電技術實現(xiàn)跨海域電網(wǎng)互聯(lián)，其海纜輸送容量大、損耗小，海水散熱快，海纜絕緣熱老化損壞程度降低，因此，已成為世界各國海底電纜輸電工程建設的主流。

柔性直流輸電技術的發(fā)展克服了傳統(tǒng)直流輸電固有的缺陷，從而在向無源網(wǎng)絡供電方面具有優(yōu)勢。柔性直流輸電技術應用于海底電纜輸電工程建設，在海洋可再生能源開發(fā)利用以及發(fā)展智能電網(wǎng)技術、實現(xiàn)資源大范圍優(yōu)勢互補方面具有更為廣泛的空間。

關注“電纜寶”公眾號

免費獲取海量采購、招標、現(xiàn)貨、線纜價格最新信息

采購招標 | 現(xiàn)貨市場 | 廠商報價

電纜寶提供每日最新電線電纜價格行情及電線電纜資訊的實時報道；電纜寶只為您關注您所關注的！