終於等到你—風能市場電纜品質有標準了



2018年9月17日 | 能源技術

      

2015年年初,《柴靜霧霾調查報告》的發佈引得一片譁然,令更多人意識到燃煤對空氣品質的致命影響,以及綠色清潔能源的重要性。風能作為一種清潔的可再生能源,越來越受到世界各國重視。預計未來20-25年,世界風能市場每年將遞增25%。根據資料顯示,台灣離岸風電總可安裝面積達5640平方公里,總裝置容量達29GW(290億瓦)(註1)。我國經濟部擬定的「風力發電4年推動計畫」(106-119年),預計達成風力發電累計1,334 MW(百萬瓦)設置量,並建立中長期治本措施,優化設置環境,進而達成114年4.2 GW(十億瓦)(陸域1.2GW、離岸3 GW)的設置目標,希望藉此促進能源多元化及自主供應,並帶動內需與就業,建構風力發電友善發展環境(註2)。風能發電要在商業上與燃煤發電競爭,就必須有技術為其支撐。那麼目前和風力發電相關的技術現狀如何呢?

 

風能發電相關技術的現狀:極需標準規範風機的電纜品質

風能發電因風場環境惡劣,且電力電纜隨葉輪擺動而扭曲,所以風力發電用電纜一般要求較高,如耐低溫、耐油、耐扭曲、耐氣候、耐紫外線、耐酸堿、阻燃、柔軟、可移動等,而目前全球風電電纜缺少一個統一且被普遍認可的國際標準。針對國際市場,風電電纜目前慣用的檢測標準為常規性能標準(諸如IEC標準、EN標準等)協同特殊試驗規範(如GB標準、TICW行業規範等), 一起進行考核。實際上,現今市場上還沒有相關能滿足客戶和行業需求的標準。如此大的市場如果沒有統一的標準,不僅對整機廠,對業主和用戶都是極大的風險。因此一個能有效控管風電品質的標準迫在眉睫。

 

風機電纜「2PfG標準」應運而生

風能發電的主要零件是風機,目前整個風機發展將經歷幾不同階段:研究實驗階段、離網式風電發展階段、併網風電試點和示範階段、規模化發展階段。未來大功率風機是一個趨勢,而不同的功率對電纜的要求不同:

1. 較小功率風機:配套1.8/3kv以下的風力發電用耐扭曲軟電纜,由於整體電機功率低,它的特點是電壓比較低,截面積比較小,自重較輕。

2. 大功率風機:配套6kV~35kV風力發電用耐扭曲軟電纜,它的特點是中壓電纜電壓高,截面積大,自重大。

然而風能電纜缺乏國際性規範及國際整機廠的認可,同時所用材料不符合最新的環保發展趨勢。 針對這種局面,德國萊因TÜV結合世界先進的電纜廠與風機廠,針對前沿的中壓風能電纜一起研發了「2PfG標準」。

 

「2PfG標準」到底是什麼?

為了更好地規範和服務風電產業,德國萊因TÜV的企業標準「2PfG標準」應運而生。2PFG的全稱是《中壓風能耐扭轉軟電纜 2PfG 2630/06.17標準》。2PfG標準在制定之初就與新能源領域的太陽能電纜標準一樣嚴格,旨在試行後升格為IEC標準,甚至EN標準。

風能電纜技術關鍵和難點在於扭轉試驗、選料以及組合、結構。2PfG標準針對以上難點,涵蓋中壓風能電纜特點採取了以下對策:

 

1. 設計了全新的扭轉試驗;

考慮到實際使用的情況,將裝置需要放到布入式的環境箱,完全模擬最終風機實際使用情況。

圖片說明:扭轉試驗裝置

 

圖片說明:溫度控制裝置

 

負重也是實驗中一個重要的考慮因素,需從實際使用情況來還原真實環境。中壓風電的自重很大,按照現行標準要求,需將40米電纜的自重載入到試驗的樣品上進行低溫扭轉試驗。從現場發生的實際情況看來,低溫扭轉的情況下電纜運作更容易失效,因此我們需要在實驗中完全類比真實使用狀況。

 

2、在常規材料的基礎上,增加無鹵護套料的選擇

選用廣泛使用的絕緣和護套材料,通過合理搭配,保證電纜性能安全。特別增加低煙無鹵材料以符合環保趨勢。

 

3、規範金屬遮罩的結構與檢查要求

從金屬遮罩檢查來說,2PfG標準不僅更細化其詳細的要求,如斷絲率、直流電阻等,還要求所有電纜應有金屬遮罩。形式包括: 金屬絲編織、金屬絲疏繞、地線芯等。

 

小結

依據2 PfG嚴苛標準所設計並通過測試的電纜,是可靠的高品質保證,保障風電站的永續運營。在使用環保材料的前提下,德國萊因TÜV提供「一測雙證」的一站式服務,只需一次送樣和測試,即可給為客戶頒發兩份認證證書:一份2 PfG的證書,一份中國國標的證書。

預約「一測雙證」一站式服務,請聯繫德國萊因TÜV萊因專家。

註1、全球前20處最優離岸風場,台灣竟佔了16座?

註2、風力發電 4年推動計畫

 

專家介紹

廖梨嫆

德國萊因TÜV大中華區 工業服務 資深業務經理

電子系畢,超過17 年以上的重大工程產業經驗,參與過六輕及高鐵等工程,橫跨土木、煉油、電動車充電系統、太陽能、風電領域,擅長專案管理及顧問式服務。