本成果聚焦于35km及以上大長(zhǎng)度220kV超高壓防海洋生物光纖復(fù)合海底電纜的研發(fā)與應(yīng)用,在多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得了顯著突破。
一、核心技術(shù)創(chuàng)新與性能突破
1.導(dǎo)體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:阻水導(dǎo)電性能雙提升
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)逐層緊壓導(dǎo)體結(jié)構(gòu),通過(guò)精準(zhǔn)控制絞合節(jié)距與壓力參數(shù),將導(dǎo)體緊壓系數(shù)從行業(yè)常規(guī)的0.89提升至0.91,導(dǎo)體交流電阻優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)電損耗顯著降低。層間嵌入聯(lián)合研發(fā)的吸水膨脹阻水材料及工藝,構(gòu)建“物理屏障+化學(xué)阻水”雙重防護(hù)體系,使縱向阻水性能實(shí)現(xiàn)跨越式提升——在2.0MPa水壓下,導(dǎo)體透水長(zhǎng)度從傳統(tǒng)工藝的10m縮減至1m以?xún)?nèi),有效遏制海水沿導(dǎo)體滲透,為超高壓海纜的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行及工程修復(fù)奠定基礎(chǔ)。
2.交聯(lián)工藝革新:大長(zhǎng)度精密制造技術(shù)突破
國(guó)內(nèi)首次攻克懸鏈?zhǔn)酱箝L(zhǎng)度同心擠出交聯(lián)技術(shù),顛覆了傳統(tǒng)懸鏈?zhǔn)缴a(chǎn)線(CCV)的長(zhǎng)度限制,實(shí)現(xiàn)單根海纜連續(xù)生產(chǎn)長(zhǎng)度從陸纜1km以?xún)?nèi)到35km的革命性跨越。通過(guò)設(shè)備改造、工藝探索以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)式溫度-壓力耦合控制算法,將絕緣層偏心度從4%精準(zhǔn)控制至1.26%,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平;配套三級(jí)梯度去氣處理裝置,使材料20天實(shí)現(xiàn)內(nèi)部氣體殘留量降至30ppm以下,顯著提升絕緣層均勻性與電氣穩(wěn)定性,為超高壓電能的低損耗傳輸提供了工藝保障。
3.防護(hù)體系升級(jí):多元復(fù)合材料協(xié)同增效
構(gòu)建“無(wú)縫耐腐蝕合金鉛套-改性瀝青-半導(dǎo)電PE護(hù)套”一體化復(fù)合護(hù)層,通過(guò)鉛套無(wú)縫擠包技術(shù)(焊縫缺陷率<0.01%)與瀝青涂層均勻涂覆工藝,使海纜徑向阻水能力提升3倍,耐鹽霧腐蝕壽命超過(guò)30年。在機(jī)械防護(hù)領(lǐng)域,研發(fā)改性瀝青基防蛀模塊與“鍍鋅層+改性瀝青”復(fù)合鎧裝技術(shù),前者利用合金黃銅的緩釋銅離子效應(yīng)大幅降低海洋生物附著率,后者通過(guò)鍍鋅鋼絲表面改性處理,使鎧裝層耐受海底動(dòng)態(tài)壓力的有效提升,全面適應(yīng)復(fù)雜海底地貌的敷設(shè)要求。
4.軟接頭技術(shù)突破:高效可靠的連接解決方案
針對(duì)傳統(tǒng)軟接頭制備周期長(zhǎng)、成功率低的行業(yè)痛點(diǎn),研發(fā)側(cè)面環(huán)形擠出與硫化一體化工藝,將絕緣層修復(fù)從國(guó)外的“繞包-硫化”兩步法、國(guó)內(nèi)的“擠出+硫化”分段工藝(7天周期),革新為全流程一體化生產(chǎn),制備周期大幅縮短至2天,一次成功率從80%提升至95%。通過(guò)定制化模具設(shè)計(jì)與智能溫控系統(tǒng),確保接頭部位的絕緣偏心度與本體一致,導(dǎo)體機(jī)械拉伸強(qiáng)度達(dá)到185MPa,實(shí)現(xiàn)軟接頭與電纜本體的電氣性能、阻水能力和彎曲性能的全指標(biāo)匹配,為大長(zhǎng)度海纜的工程化應(yīng)用破除關(guān)鍵瓶頸。
在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益方面,以 220kV 3×630 規(guī)格,年產(chǎn)量 100km測(cè)算,預(yù)計(jì)年銷(xiāo)售收入 4.5 億元,利潤(rùn)約5000億元。憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)海纜制造的市場(chǎng)份額,進(jìn)一步在全球市場(chǎng)打破歐美日壟斷。通過(guò)開(kāi)發(fā)220kV交流海纜等具有工程服務(wù)特性的海纜產(chǎn)品,形成了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。在提升產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)海洋生物防護(hù)能力的同時(shí),大幅提升生產(chǎn)效率,降低能耗和人工成本,有力推動(dòng)了海洋纜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于海上清潔能源輸送,特別是海上風(fēng)電項(xiàng)目,以及海上石油和石化項(xiàng)目、大陸與島嶼、島嶼與島嶼之間,穿越江河湖海的電力和信息傳輸。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,海上風(fēng)電和海洋油氣開(kāi)發(fā)加速,海底電纜的市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng),本成果應(yīng)用前景十分廣闊,有助于打破國(guó)外產(chǎn)品的壟斷,提升海纜產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和附加值,加速海纜產(chǎn)品全面國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。
1.哈爾濱理工大學(xué) 2.西安交通大學(xué) 3.萬(wàn)達(dá)集團(tuán)股份有限公司
1.劉鑫偉 2.翁凌 3.王威望 4.孫家偉 5.秦增亮 6.曹聰聰 7.吳子劍 8.張永東 9.吳明 10.李娜娜 11.何孝丹 12.趙偉 13.李中琨 14.張江江 15.任金銘 16.高東青 17.劉艷慧
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評(píng)價(jià)單位: |
中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì) |
報(bào)告編號(hào): |
CMSS2025Y037 |
評(píng)價(jià)日期: |
2025-04-28 |
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組織單位: |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé): |
曹聰聰 |
成果管理: |
18354626211 |
2025年4月28日,中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì)通過(guò)線上會(huì)議形式組織專(zhuān)家召開(kāi)了“220kV超高壓防海洋生物光纖復(fù)合海底電纜的研究與應(yīng)用”科技成果評(píng)價(jià)會(huì)。專(zhuān)家組審閱了成果資料,聽(tīng)取了成果匯報(bào),經(jīng)質(zhì)詢(xún)與討論,形成意見(jiàn)如下:
1.評(píng)價(jià)材料
資料完整齊全、規(guī)范,符合科技成果評(píng)價(jià)要求。
2.主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
(1)創(chuàng)新設(shè)計(jì)逐層緊壓導(dǎo)體結(jié)構(gòu),每層添加阻水材料,緊壓系數(shù)由0.89提升至0.91,導(dǎo)電性能優(yōu)于國(guó)標(biāo)約1%,阻水性能由10m提升至1m以?xún)?nèi)。
(2)國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)懸鏈?zhǔn)酱箝L(zhǎng)度同心擠出交聯(lián)技術(shù),生產(chǎn)長(zhǎng)度由1km以?xún)?nèi)提升至35km,偏心度由4%降低到1.26%。
(3)創(chuàng)新性采用無(wú)縫耐腐蝕合金鉛套、改性瀝青和半導(dǎo)電PE護(hù)套一體化復(fù)合技術(shù),生產(chǎn)效率提升一倍以上;通過(guò)防蛀模塊設(shè)計(jì)及改性瀝青加鍍鋅層的特殊鎧裝技術(shù),有效提高防腐蝕性能。
(4)創(chuàng)新性采用側(cè)面環(huán)形擠出和硫化一體化工藝,相較國(guó)外的繞包絕緣層+硫化和國(guó)內(nèi)擠出+硫化2步制備工藝技術(shù),制備周期由7天縮短至2天,一次成功率由80%提升至95%。
3.應(yīng)用范圍
該項(xiàng)目成果主要應(yīng)用于海上清潔能源輸送,尤其是海上風(fēng)電項(xiàng)目,為風(fēng)電場(chǎng)電力傳輸提供關(guān)鍵連接。同時(shí),在海上石油和石化項(xiàng)目中用于能源開(kāi)采與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的電力及信息傳輸。還適用于大陸與島嶼、島嶼與島嶼之間穿越江河湖海的電力和信息傳輸,滿足海島用電及通信需求,助力海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前已取得經(jīng)濟(jì)效益1.5億,利潤(rùn)2600萬(wàn),具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
4.專(zhuān)家組意見(jiàn)
專(zhuān)家認(rèn)為該成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,同意通過(guò)科技成果評(píng)價(jià)。
姓名 |
工作單位 |
職稱(chēng) |
李麗英 |
航天科工三院306所 |
正高 |
戴珍 |
中國(guó)航天科工集團(tuán)四院四部 |
正高 |
郝春成 |
青島科技大學(xué)先進(jìn)電工材料研究院 |
正高 |
馮宇 |
哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 |
正高 |
喬利杰 |
北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院 |
正高 |