深遠(yuǎn)海風(fēng)電：海洋能源的未來

全球風(fēng)能理事會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年全球漂浮式海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)18.9 GW，其中亞洲將占據(jù)52.7%的市場(chǎng)份額。這意味著作為核心配套設(shè)備的動(dòng)態(tài)電纜產(chǎn)業(yè)也將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。

什么是動(dòng)態(tài)電纜

動(dòng)態(tài)電纜源自成熟的臍帶纜技術(shù)，世界首條動(dòng)態(tài)電纜由耐克森(Nexans)公司于1983年開發(fā)。根據(jù)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 11379—2023的定義，動(dòng)態(tài)電纜是指'應(yīng)用于漂浮式海上構(gòu)筑物、帶有相關(guān)浮力元件、在水中允許跟隨漂浮式基礎(chǔ)在一定范圍內(nèi)移動(dòng)的海底電纜'。

1—銅導(dǎo)體；2—導(dǎo)體屏蔽；3—交聯(lián)聚乙烯絕緣；4—絕緣屏蔽；5、8—半導(dǎo)電阻水帶,帶護(hù)套；6—金屬屏蔽(銅絲)；7—金屬蔽(銅帶)；9—分相護(hù)套；10—光單元；11—填充；12、15、17—包帶；13—內(nèi)護(hù)套；14—第一層鎧裝鍍鋅鋼絲；16—第二層鎧裝鍍鋅鋼絲；18—外護(hù)套

動(dòng)態(tài)電纜由海面浮式結(jié)構(gòu)懸掛至海床，在工作過程中不斷承受波浪、洋流沖擊和浮體晃動(dòng)。其典型構(gòu)造包括懸掛點(diǎn)、彎曲加強(qiáng)件、懸垂段、重力段與浮力段等，通過精細(xì)調(diào)整配重塊和浮力塊的數(shù)量與位置來滿足各種復(fù)雜工況需求。

動(dòng)態(tài)電纜靜態(tài)示意圖

動(dòng)態(tài)電纜的關(guān)鍵技術(shù)解析

動(dòng)態(tài)電纜的疲勞損傷主要由兩種機(jī)制導(dǎo)致：

波致疲勞：通過水動(dòng)力分析軟件和有限元計(jì)算軟件，結(jié)合S-N曲線，計(jì)算波浪載荷作用下的疲勞損傷。

行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

• 地理?xiàng)l件限制：中國(guó)近岸平均水深不超過60m，而動(dòng)態(tài)電纜的理想水深為60~100m。

• 氣候環(huán)境挑戰(zhàn)：東南海區(qū)季風(fēng)氣候顯著，臺(tái)風(fēng)等極端天氣對(duì)電纜設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來巨大挑戰(zhàn)。

• 標(biāo)準(zhǔn)缺失：國(guó)內(nèi)外均缺乏統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

• 經(jīng)驗(yàn)不足：國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)電纜設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累不足，仍有大量技術(shù)問題亟待解決。

未來發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新

盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著深遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)電纜產(chǎn)業(yè)正迅速發(fā)展。主要電纜企業(yè)已從單純的產(chǎn)品制造升級(jí)為提供一體化解決方案，并開始拓展國(guó)際市場(chǎng)。

快速安裝與解脫裝置：開發(fā)彎曲加強(qiáng)件快速解脫裝置(BSC)，應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)等極端天氣。

隨著深遠(yuǎn)海領(lǐng)域技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，動(dòng)態(tài)電纜作為關(guān)鍵配套設(shè)備，將為我國(guó)海上新能源發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，助力中國(guó)海洋可再生能源產(chǎn)業(yè)走向世界舞臺(tái)。