【天风电新】欧洲海风送出海缆技术趋势分享-韭研公社

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【天风电新】欧洲海风送出海缆技术趋势分享

SydneyChan

2022-05-22 15:42:04

一、直流与交流海缆的技术对比

直流海缆在输电容量、损耗、长度及稳定性方面均优于交流海缆：

①输电容量：在相同的电缆类型、导体截面和敷设安装条件下，直流比交流电缆具有大得多的载流量和输电容量。

②损耗对比：直流海底电缆无任何交变电磁场引起导体、金属套和铠装损耗，亦不存在绝缘的介质损耗，运行损耗远低于交流海缆。

③长度对比：1）交流海底电缆由于电容电流按电缆长度正比增大，在电缆允许载流量限制下电缆线路长度受限；2）实际交流海缆系统为提高传输电流和减少线路的无功功率，抑制线路中间和末端电压过分升高，在线路末端和中间（如有可能，如两段海缆的中间岛屿）需装置并联电抗器补偿。而直流海底电缆没有如交流海缆这样的限制。

④稳定性：直流方案与交流电网相互独立，风电场故障对电网无影响。在电网故障期间还能提供动态无功支撑，具有很强的故障恢复能力。

二、欧洲送出海缆的实际应用

1、直流海缆渗透率：NKT作为欧洲高压海缆厂商龙头，21年末海上风电项目在手订单中直流海缆占比超过交流海缆。体现出欧洲风场的特点：以风电场群为单位的集中并网模式为主。输电距离增加（NKT在2021年底在手订单中离岸距离已达80km+，而目前国内海风项目离岸距离在30-40km），所需海缆长度要求更高，使用高压直流海缆的经济性更强。NKT认为高压交流的市场份额逐步被直流海缆替代，但还会有其他新兴市场对传统交流电技术产生需求。

图：NKT海缆2020及2021年末在手订单情况

注：Dogger Bank为英国第一个高压直流连接的风电场

2、直流海缆电压等级：目前，国外已经投运的项目普遍选用的直流电压为±320kV。多家厂商已具备±525kV直流海缆的技术，陆续投入使用。

3、直流海缆价值量方面：Nexans预计海缆单GW价值量在€250-400m（折合人民币17.5-28亿元），国内目前送出海缆单GW价值量10-20亿元。海缆单GW价值量与离岸距离直接相关，离岸距离增大后，海缆所需长度增加，单GW价值量增加。

4、分区域看直流海缆的应用：目前欧洲高压直流海缆主要用于德国北海区域。普睿司曼2022Q1生产了160km ±525kV直流海缆，120km用于德国（75%）。

欧洲直流海缆渗透率高的原因：

我们认为欧洲直流海缆渗透率高的原因系：

1）欧洲海风发展战略倾向于先开发风力资源更好的远海地区。

欧洲一般选择从风力资源最好的场址开始开发，逐步过渡到风力资源较差的区域，这样有利于技术成熟和成本的快速下降。而远海项目的风力资源一般会优于近海，因此欧洲海上风电项目对直流海缆需求更高。

2）跨海输电的需求使其直流海缆技术更为成熟。

欧洲各国发电量结构不均衡，且海洋覆盖面积较大，各国电网为实现电能结构优化配置，通过海缆联网的需求较大。而海上电网输电距离大，使得直流输电优势明显，从而驱动欧洲整体直流海缆技术的快速发展。

基于直流海缆的成熟技术，欧洲的海上风电项目送出海缆在达到220kV交流技术后，会在长度及输送容量的限制下，转向直流海缆的技术方向，而并非继续提高交流海缆的电压等级。

因此，欧洲海上风电项目的送出海缆方案集中在220kV交流海缆或高压直流海缆（HVDC），目前电压等级220kV以上的交流海缆几乎没有应用。

图：直流海缆电压等级发展历程

图：直流海缆输送容量发展历程

三、国内高压直流海缆应用情况

与欧洲对比，目前我国应用高压直流海缆的需求较少，主要系：1）目前我国开发海上风电项目发展战略为先选择建设条件相对简单的近海，后开发远海资源；2）我国由于地理条件因素，陆地面积大，不同区域间多使用陆缆输电，应用高压直流海缆较少，高压直流海缆技术尚未成熟。

中天科技应用于江苏如东海风项目的±400kV交联聚乙烯绝缘直流海缆是目前国内应用电压等级最高的工程，具体情况：

注：此处仅研究海缆部分，而该项目原中标价格还包含敷设及其他，此处均已剔除，采用公司直流海缆单价*长度测算得出的海缆部分总中标价。

目前我国头部海缆厂商均已具备高压直流海缆相关的技术储备，2020年中天科技、东方电缆与Prysmian、Nexans、NKT等成为欧洲领先的电力供应商TenneT±525 kV柔性直流海底电缆系统研发项目合作商，逐步缩小与欧洲海缆厂商的技术差距。

注：运行业绩只列出最高电压等级的相关信息。

我们认为我国海上风电项目送出海缆方案之所以采用330、500kV的交流海缆而并未直接转向直流海缆的应用主要原因可能系：1）我国直流海技术应用较晚，而高压交流系统相对更为成熟；2）在政策的驱动下，我国海风项目基地化（大型化）的速度加快，在近海（不大于65km）的区域已有1GW的风场，近海大风场使用330、500kV的交流海缆更具经济性；而直流海缆在远海化（大于65km）情况下经济性优势更为明显。

“十四五”期间，各省规划仍倾向于先开发并网近海项目，送出海缆用高压交流海缆更多。预计“十五五”期间，远海项目有望实现规模化，推动高压直流海缆有望逐步取代高压交流海缆的市场份额，成为海上风电项目并网的主要方式。

高压直流海缆利好竞争格局及头部企业出海：

1）国内市场：目前我国海缆厂商有高压直流海缆技术储备的仅有中天科技、东方电缆、亨通光电，而有相关运行业绩的仅有中天科技与东方电缆，远海化下高压直流海缆的应用将利好头部企业。

2）企业出海：目前我国头部企业已参与欧洲高压柔直海缆的技术攻关合作，说明其技术已经达到国际领先水平。随着欧洲高压直流海缆渗透率逐步提高，国内企业凭借先进技术出海优势明显。

目前国内海缆厂商中标欧洲市场均为交流海缆，海外营收占比较小。中天科技与东方电缆均通过与欧洲电力供应商进行技术研发合作以进入欧洲高端市场。

订单情况：

中天科技：2019年完成中国首个欧洲风电总承包项目——德电155kV海缆总包项目共1.85亿。

东方电缆：2022年中标荷兰Hollandse Kust West Beta海上风电项目，中标金额量级提升达5.3亿，2020年英国岛屿输电项目中标金额为8000万。预计十四五末海外营收占比超10%。

我们认为后续国内厂商有望在海外设立生产基地，具备本土化优势后更有利于海外海风项目的中标。

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