德意志银行最新发布的研究报告预计,全球风电发展正进入一个迅速扩张时期,风能产业将保持每年20%的增速,预计到2015年时,该行业总产值将增至目前水平的5倍。 在各类可再生能源中,从目前的技术成熟程度和经济可行性来看,风能最具竞争力。从中期来看。全球风能产业的前景相当乐观,各国政府不断出台有利于再生能源鼓励政策,将为该产业带来广阔的市场机遇。
中国的风电装机容量将实现每年30%的高速增长.在中国,根据“十一五”国家风电发展规划,2010年全国风电装机容量达到500万千瓦,2020年全国风电装机容量达到3000万千瓦。而2006年底,全国已建成和在建的约91个风电场,装机总容量仅260万千瓦。可见,风电市场前景诱人,发展空间广阔。
目前,我国对作为风电重要元件之一——风能电缆的研发几乎是空白,大量高端电缆产品需进口,国内只有极少数,例如天津安琪尔普睿司曼电缆有限公司等,投入研发,高端风能电缆国产化道路任重道远,这必须引起国内电缆企业的高度重视。
由于风力发电的环境恶劣,风机使用年限又要求很长,且电缆随风机不断旋转,故对电缆结构有特殊的要求,进口电缆价格昂贵,研发国产风能电缆是摆在我国电线电缆企业迫切的任务。
发电机定子采用超高压电缆,圆形电缆将取代矩形铜排,可使发电机并网不用变压器,从而大幅度降低造价。按照优化设计原则,大型电机的定子铁芯槽型为矩形,槽内的线圈或线棒也选择矩形截面,以提高槽满率。然而这种矩形截面导体的电场强度沿四周的分布是不等的,其四个角部高达9KV/mm,而四个直边部分却只有3KV/mm。这将导致绝缘材料的很大浪费。具有圆形截面的电缆不存在这个问题,电场强度均匀分布。从根本上消除了角部场强集中,绝缘厚度不均和不能减薄等问题。这项改革可使用电场强度由原来的2.5 KV/mm提高到15 KV/mm。这种圆形电缆采用工业化大量生产的交联聚乙烯绝缘,成本较低,而电压却可高达500KV,影响电压选择因素很多,如电网的连接、地方调节细则、单位表面最大风能输出、到网站的距离、对环境的影响等。发电机的输出电压提高到高压电网的水平,就无需再经过升压变压器并网。用于发电机的圆形的电缆换不需要金属外壳屏蔽,虽然他们都采用同样材料和固体挤压绝缘工艺技术,同属于市场上流行的标准件商品。
圆形电缆的结构特点是:电缆绝缘由内半导电体、固体绝缘材料(由交联聚乙烯构成)、外半导电层构成。绝缘材料内部有单根导线分层绞扭,其中有一根中心直线,以该直线为圆心在其周围布设每层圆周围6、12、18、24、30、36根导线,(还有4根单线,形成一层导线),各层导线以相反方向捻扭。电缆最外层,即外导体层出于接地的零点位,其优点是在绕组内部不会出现局部放电和电晕放电,感应出的电压是沿着绕组组由零点逐步升至电网电压,沿绕组长度存在着不同的电场强度,经过计算,把绕组的第一匝做得细一点,对相继的线匝采取逐步加厚绝缘的办法,这就要求能生产出具有不同直径的电缆来制作绕组,同时也改善了铁芯的空间利用率。绕组电缆是整根的,中间没有接头。
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