陈新认为 ， 此前阻碍高压电缆绝缘材料国产化的主要困难来自于3个方面 。 首先 ， 国内用于制造高压电缆绝缘材料的基础原材料性能不足 ， “电气性能比国外明显要低 ， 击穿场强不到国外的60% ， 同时基础原材料中杂质含量高、流动稳定性也较差 。 ”其次 ， 国内对超高压电缆材料的配方组分以及各个组分间相互作用的研究十分薄弱 ， 并无研制超高压电缆绝缘材料配方的经验可供参考 。 此外 ， 不同配方的绝缘材料在从实验室中的小批量试验向工业化的大规模生产过渡中 ， 性能可能会发生变化 ， 保持放大后配方性能的工艺控制难度较高 。
面对国外相关技术严密封锁、国内无相关经验需从零起步的情况 ， 全球能源互联网研究院有限公司牵头 ， 联合国内高校、制造厂商、科研院所开展多方协同攻关 。 项目组克服诸多困难 ， 开展了仿真设计、材料研发、电缆制造、系统匹配、试验评价等关键技术研究 ， 先后解决了国产绝缘基料分子结构调控优化、多场作用下空间电荷和电导非线性抑制、电缆系统多层介质界面绝缘电导匹配、大尺寸电缆挤出缺陷控制及击穿尺寸厚度效应抑制等多项技术难题 。
研发绝缘材料 ， 在实验室里做出样品只是第一步 。 如何走出实验室 ， 走向工业化大批量制备往往是关键所在 。 从以“克”为单位计算的实验材料研发 ， 到“百公斤级”的生产试验 ， 再到“吨级”的大规模生产 ， 数量级别的变化 ， 可能导致材料性能的不稳定 。 为此 ， 攻关团队协调制造企业、检测单位等优势资源参与科研攻关 ， 试制了上百吨材料样品、数千米电缆样缆 ， 前后经历9次型式试验 ， 最终实现了绝缘材料、电缆系统不断迭代优化和性能稳步提升 ， 成功研制出320千伏、500千伏直流电缆绝缘材料 ， 初步建立了国产高压电缆绝缘材料的工艺配方 。
国产绝缘材料市场潜力正在酝酿
虽然已成功破局 ， 但国产绝缘材料仍有很长的路要走 。 陈新表示 ， 目前我国高压直流电缆绝缘材料在高温耐电强度和高温体积电阻率稳定性方面与国外绝缘材料基本相当 ， 已可以满足短距离500千伏陆地高压直流电缆的制造需求 。 但其在长时间连续挤出等方面还与国外存在一定差距 ， “国外可以实现70—130吨的单次连续挤出 ， 国内还处于小于35吨的水平 。 ”
但突破口已成功打开 ， 市场潜力已在酝酿 。 据陈新估计 ， 目前我国110千伏及以上高压电缆绝缘材料的年进口量近10万吨 ， 而相关电缆产值超1000亿元 。 同时 ， 国产产品在价格上还具有优势 ， 如国产500千伏高压电缆绝缘材料的价格仅为国外同类产品的约70% 。 高压电缆产业链涉及石化基料、绝缘料复配、电缆挤出、试验评价、安装运维等诸多上下游相关产业 ， 产业链长 ， 如未来能实现全产业链的国产化 ， 将对上下游产业产生十分明显的拉动作用 。
如在发展迅速的海上风力发电领域 ， 未来随着“双碳”目标推进 ， 该领域将对高压电缆产生巨大需求 。 在当下海上风力发电量最大的欧洲 ， 德国已规划了640公里的±525千伏高压直流输电走廊；英国同样规划了总长超过3000公里的高压直流输电项目 。 而今年9月 ， 位于江苏如东的亚洲首条±400千伏直流海缆验收试验也顺利完成 ， 已具备送电投运条件 。 未来 ， 随着东部沿海多项海上风力发电项目的落成 ， 我国有望成为世界第二大海上风力发电国 。
【减少进口依赖 国产高压电缆绝缘材料成功破局】陈新表示 ， 接下来国产高压电缆绝缘材料将进一步提升性能 ， 尤其是大长度成缆性能 ， 并着重研究海缆工厂软接头技术 ， 开发大长度海缆绝缘材料和海缆系统 。