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“双碳”形势下的新型导线应用探讨.pdf

编号：138063

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“双碳”形势下的新型导线应用探讨.pdf

1、目录contents04u投资更加节材：投资更加节材：新能源线路节新能源线路节材降本材降本03u节约社会资源：节约社会资源：改造改造线路节约线路节约走廊走廊02u降低线路损耗：降低线路损耗：新建新建线路节能线路节能降耗降耗01u双碳形势下的双碳形势下的导线技术目标导线技术目标目录contents01u双碳形势下的导线技术双碳形势下的导线技术目标目标1.1 1.1 电网行业对输电线路的新要求电网行业对输电线路的新要求两型三新3C绿色坚强智能双碳目标近年来近年来电网号召电网号召新型电力系统新型电力系统新变化新变化导线选型导线选型维度发展维度发展太阳能风能潮汐能随机性波动性间隙性新能源接入安全第一安

2、全第一成本最优成本最优服从低碳服从低碳线路节能线路节能1.2 双碳对双碳对导线应用的导线应用的新要求新要求双双碳形势下的碳形势下的导线应用方向导线应用方向：传输损耗更低传输损耗更低、节约社会资源、投资更加节材。、节约社会资源、投资更加节材。电力电力系统是能源体系的关键组成部分，系统是能源体系的关键组成部分，电力行业碳排电力行业碳排放占碳排放总量的放占碳排放总量的40%以上以上，是我国能源转型与碳减排，是我国能源转型与碳减排的主战场。的主战场。安全安全电网建设的基石，所有新材料、新技术的应用都应以保证线路安全为前提导线应用导线应用传输损耗更低传输损耗更低节约社会资源节约社会资源投资更加节材投资更

3、加节材导线生产导线生产绿色、环保绿色、环保低碳、节能低碳、节能材料回收材料回收可降解、可回收、可重复可降解、可回收、可重复利用，不对环境产生污染利用，不对环境产生污染目录contents02u降低线路损耗降低线路损耗新建新建线路节能降耗线路节能降耗2.1 新建线路对导线要求新建线路对导线要求安全安全具有足够的可靠性保障电网安全运行低投资低投资价格适中线路综合投资费用低节能节能导线电阻小降低线路损耗长寿命长寿命使用寿命长达到线路设计年限导线要求导线要求目标：保证安全前提下，导线电阻更小，导线重量更轻，线路损耗更低线路损耗更低。行动：国网和南网公司已经在2012和2014年行文贯彻节能的选型应用。

4、应用产品：钢芯高导铝绞线、铝合金芯铝绞线、中强度铝合金绞线（节能导线1.0）p 中强度铝合金绞线中强度铝合金绞线p 铝合金芯铝绞线铝合金芯铝绞线p 钢芯高导铝绞线钢芯高导铝绞线加强芯：LHA55.25铝合金导电层：L1/L2高导铝p LHA55.25高导铝合金高导铝合金芯高导铝绞线芯高导铝绞线加强芯：LHA3全铝合金导电层：LHA3全铝合金加强芯：LHA1铝合金导电层：L1/L2高导铝加强芯导电率提升加强芯导电率提升加强芯：镀锌钢芯导电层：L1/L2高导铝全绞线导电率提升全绞线导电率提升p AL59全铝合金绞线全铝合金绞线加强芯：AL59全铝合金导电层：AL59全铝合金加强芯导电率提升加强芯导

5、电率提升p 高强铝包钢芯高强铝包钢芯铝绞线铝绞线QLB27加强芯：高强度铝包钢芯导电层：L1/L2高导铝国网公司国网公司2013年推广节能年推广节能导线导线中天中天2.0版节能导线版节能导线2.2 新建线路降低线路损耗：新建线路降低线路损耗：2.0版节能导线版节能导线铝合金导电率从52.5%IACS提升至55.25%IACS铝合金导电率从58.5%IACS提升至59.3%IACS加强芯导电率从9%IACS提升至27%IACS导线技术参数比对（以导线技术参数比对（以630/45为例）为例）2.0节能导线电阻下降5%、重量下降510%，电气性能和机械性能更具优势；通过技术创新再升级，性能更优化，2

6、.0节能导线保证线路损耗更低、更安全。表表2.1 2.0节能导线性能节能导线性能对比对比2.2 新建线路降低线路损耗：新建线路降低线路损耗：2.0版节能导线版节能导线GB标准导线2.0节能导线节能导线导线型号JL/G1A-630/45JL1/LHA55.25-465/210JL2/LHA55.25-465/210JLHA3-675(AL59)JL1/QLB27-630/45JL2/QLB27-630/45股数/单丝直径/mm7/2.81+45/4.2242/3.7519/3.7561/3.737/2.81+45/4.22导电截面/mm629.4674.4673.73672.81/(629.4+

7、43.41)导电材料9%+61%55.25%+61.5%55.25%+62.0%59.30%27%+61.5%27%+62%直径/mm33.7533.7533.7533.75单位质量/(kg/km)2078.4（100%）1864.2（89.7%）1864.2（89.7%）1996.9（96.1%）额定拉断力/kN150.19135.02161.69150.1920直流电阻/km0.04591（100%）0.04400（95.8%）0.04374（95.3%）0.04440（96.7%）0.04417（96.2%）0.04383(95.5%)拉重比7.377.398.857.69p 节能、减碳

8、效果对比节能、减碳效果对比以1000kV交流特高压工程为例，双回八分裂，输送容量为10000MW、电压1000kV，单根导线输送电流380A。原线路采用铝合金芯铝绞线JL1/LHA1-465/210，现选取以下三种导线进行对比分析。项目项目单位单位8JL/G1A-630/458JL1/LHA1-465/2108JL3/LHA55.25-465/210直径mm33.7533.7533.75单位长度质量kg/km2078.41864.11864.1额定抗拉力kN150.19137.02135.0220直流电阻/km0.04590.04460.0435电阻下降比例1-基准2.8%5.3%电阻下降比

9、例1-基准1.94%拉力单重比km7.377.507.39环境温度40404070载流量A78779480380载流量A190载流量A5 与铝合金芯铝绞线与铝合金芯铝绞线JL1/LHA1相比强度、重量相同；相比强度、重量相同；20直流电阻与钢芯铝绞线直流电阻与钢芯铝绞线JL/G1A相比下降相比下降5.3%，与铝合金芯铝绞线，与铝合金芯铝绞线JL1/LHA1相比下降相比下降1.94%；同等条件下载流能力高于铝合金芯铝绞线、钢芯铝绞线。同等条件下载流能力高于铝合金芯铝绞线、钢芯铝绞线。表表2.5 三种导线基本参数对比三种导线基本参数对比2.3 新建线路降

10、低线路损耗：新建线路降低线路损耗：2.0版节能版节能导线导线低低碳案例分析碳案例分析导线技术参数比对（以导线技术参数比对（以630/45630/45为例）为例）p 节能、低碳效果对比节能、低碳效果对比项目项目单位单位JL/G1A-630/45JL1/LHA1-465/210JL3/LHA55.25-465/210年线路损耗电能万kWh/km130.89127.16124.66年线路损耗费用万元/km52.3650.8649.86降耗费用万元/km基准1.502.49降耗费用万元/km-基准1.00线损相对于煤耗t/kma290.77280.49273.63煤耗降低1t/kma基准11.4319

11、.04煤耗降低2t/kma-基准7.62产生二氧化碳t/kma761.82734.88716.92二氧化碳排放降低t/kma基准29.9349.89二氧化碳排放降低t/kma-基准19.96产生二氧化硫t/kma2.472.382.33产生氮氧化物t/kma2.152.082.02每年线路损耗费用线路损耗费用相比钢芯铝绞线JL/G1A节省2.49万元/km，相比传统铝合金芯铝绞线JL1/LHA1节省节省1 1万元万元/km/km。相比传统铝合金芯铝绞线JL1/LHA1，每年线路损耗降低相当于减少煤耗减少煤耗7.62t/km7.62t/km。相比传统铝合金芯铝绞线JL1/LH

12、A1，每年线路损耗降低相当减少二氧化碳减少二氧化碳19.96t/km19.96t/km。表表2.6 2.6 三种导线节能、低碳效果对比三种导线节能、低碳效果对比注：年损耗小时数3200h、上网电价0.40元/kWh2.32.3 新建线路降低线路损耗：新建线路降低线路损耗：2.02.0版节能版节能导线导线低低碳案例分析碳案例分析目录contents03u节约社会资源节约社会资源改造改造线路节约走廊线路节约走廊3.1 改造改造线路对导线要求线路对导线要求走廊资源走廊资源老旧线路改造，走廊资源紧缺，需要尽可能利用原有线路杆塔资源大容量传输大容量传输改造线路输送容量大，一般是老导线的1.5倍2倍增容弧

13、垂增容弧垂利用旧杆塔增容，增容导线弧垂不能超过老导线，满足对地距离要求投资费用投资费用减少改造投资费用，施工便捷，节约社会资源选择低弧垂增容导线，仅需更换导线即可实现线路增容50%100%，满足对地距离要求；充分利用原有走廊资源，换线不换塔，减少投资费用，节约社会资源。3.2 改造线路：典型改造线路：典型增容导线解决方案增容导线解决方案导线选型方案导线选型方案导线技术特点导线技术特点结构示意图结构示意图方案A铝包钢芯耐热铝合金型线绞线l 运行温度可以达到150，满足线路容量需求；l 采用型线结构，通过调整铝钢比，弧垂可满足要求，无需换塔；（3）配套金具成熟，施工方便方案B铝包殷钢芯耐热铝合金

14、绞线l 运行温度可达210，可实现线路增容100%；l 采用铝包殷钢线，拐点温度后张力转移到铝包殷钢芯，弧垂变化变小，最终导线弧垂与钢芯铝绞线70的弧垂相当；l 配套金具成熟，施工方便方案C间隙型特强钢芯耐热铝合金绞线l 运行温度可达210，可实现线路增容100%；l 通过结构改变，在施工过程中，导线张力转移到钢芯，利用钢芯的低膨胀系数，弧垂与钢芯铝绞线70的弧垂相当；l 无需换塔，配套金具成熟，施工方便表表3.1 三种增容导线选型方案特点及示意图三种增容导线选型方案特点及示意图3.3 改造线路：低改造线路：低碳增容导线技术路径碳增容导线技术路径高导电率耐热铝合金线高导电率耐热铝合金线u N

15、RLH5、NRLH3*耐热铝合金是分别在NRLH1、NRLH3耐热铝合金基础上的性能提升，其耐热性、机械性能一致，导电率更高，可以替代使用，不影响设计。名称最大连续工作温度()1h加速试验温度()400h加速试温度()强度（MPa）导电率（%IACS）NRLH59-16960NRLH59-16961（）NRLH32-17660NRLH3*2-17661（）表表3.2 高导电率耐热铝合金线性能对比高导电率耐热铝合金线性能对比导线型号导线型号单位单位 JL/G1A-630/45JNRLH1/G1A-630/45

16、JNRLH5/G1A-630/45名称钢芯铝绞线钢芯耐热铝合金绞线钢芯高导电率耐热铝合金绞线导线外径mm33.7533.7533.75单位长度质量kg/km2078.42078.42078.4额定拉断力kN150.19149.56149.5620直流电阻/km0.04590.04670.0459长期允许运行温度7015015070损耗对比损耗对比基准基准101.6%100%150损耗对比损耗对比-基准基准98.2%p 61%高导电率耐热铝合金绞线性能高导电率耐热铝合金绞线性能对比对比 61%高导耐热铝合金导线，可实现低温（70）运行与钢芯铝绞线线路同等输电能力，可大大提升耐热导线的应用场景

17、。耐热导线的应用场景。61%高导耐热铝合金导线在高温（150）运行相同容量时，每公里线路损耗可降低1.8%，具有高温节能降耗的能力。3.4 改造线路：低改造线路：低碳增容导线产品性能剖析碳增容导线产品性能剖析高导电率耐热铝合金绞线高导电率耐热铝合金绞线该产品2020年通过中电联技术鉴定，达到国际领先水平。表表3.3 钢芯高导电率耐热铝合金绞线性能对比钢芯高导电率耐热铝合金绞线性能对比目录contents04u投资投资更加节更加节材材新能源线路节材降本新能源线路节材降本经济电流密度新思考-新能源输出是否要为峰值容量配备大截面导线？导线价格全寿命经济性安全性关联塔材投资新能源传输其均值输出一般不

18、足其峰值的40%，需要较大截面的钢芯铝绞线，价格偏高。新能源送电不单要面对容量波动问题，还需要线路具备N-1能力。光伏送出光伏送出1100小时、小时、风电风电2200小时小时，大截面钢芯铝绞线的全寿命经济性较低。较大截面导线同时还需要较大规格的杆塔，这也进一步抬高了工程造价。随机性随机性风能风能波动性波动性太阳能太阳能间隙性间隙性潮汐、地热、生物潮汐、地热、生物质质新能源新能源输出输出4.1 新能源线路思考新能源线路思考正常传输时线路损耗与钢芯铝绞线相当，具备增容能力，可以满足高峰负荷要求；正常传输时线路损耗与钢芯铝绞线相当，具备增容能力，可以满足高峰负荷要求；采用小规格满足大容量需求，或以小

19、规格代替大规格导线使用，节省导线和杆塔投资费用，降低运行投资成本降低运行投资成本。新能源线路采用新能源线路采用“低损耗耐热导线低损耗耐热导线”解决方案优势解决方案优势同时降低杆同时降低杆塔造价塔造价降低导线造价降低导线造价30%以上以上造价低谷值输出时谷值输出时损耗不大损耗不大满足峰值满足峰值容量需求容量需求容量大损耗低降低正常传输损耗降低正常传输损耗降低高温传输损耗降低高温传输损耗将铝包钢芯耐热铝合金铝包钢芯耐热铝合金绞线绞线应用于新能源输出线路建设中。或可称其为：低损耗耐热导线4.2 新能源线路导线选择新能源线路导线选择电场一期装机容量500MW、二期装机容量800MW；送出线路采用220

20、kV双分裂单回路架空线路；风电场最大出力同步率70%，年利用小时数2200小时，损耗小时数为1500小时。p 盐城大盐城大丰丰H8-2（300MW）海上风电项目的送出）海上风电项目的送出线路基本线路基本情况情况根据装机容量500MW的输送要求，根据导线选型经验，常规设计应选用钢芯铝绞线JL/G1A-630/45；基于年利用小时2200小时远低于常规火电，线路损耗的影响作用将趋于减小，可尝试小规格导线；对比耐热导线JNRLH1/G1A-400/35、JNRLH1/LB20A-400/35得出最合理选型规格。4.3 新能源送出线路导线优选方案新能源送出线路导线优选方案p 导线性能对比（机械、电气特

21、性）导线性能对比（机械、电气特性）项目单位JL/G1A-630/45JL/G1A-400/35JNRLH1/G1A-400/35JNRLH1/LB20A-400/35结构铝股No/mm45/4.2248/3.2248/3.2248/3.22钢芯No/mm7/2.817/2.507/2.507/2.50导线直径mm33.7526.8226.8226.8220直流电阻/km0.04590.073930.075160.07295单位长度质量kg/km2078.41348.71348.71307.6额定拉断力kN150.2103.7102.5104.6导线载流量A78759813611382双分裂线

22、路输送容量MVA569.7432.9985.31000.0一期输送容量一期输送容量二二期输送期输送容量容量成本高成本高一期输送容量一期输送容量二期输送容量二期输送容量一期输送容量一期输送容量二期输送容量二期输送容量小规格低成本小规格低成本一期输送容量一期输送容量二期输送容量二期输送容量小规格低成本小规格低成本4.3 新能源送出线路导线优选方案新能源送出线路导线优选方案p 导线性能对比（运行费用）导线性能对比（运行费用）项目单位JL/G1A-630/45JL/G1A-400/35JNRLH1/G1A-400/35JNRLH1/LB20A-400/35单根导线传输电流A483483483483导线

23、交流电阻/km0.051060.082700.084070.08154线路电阻损耗kw/km71.46115.76117.68114.13线路年度电能损耗万kwh/km10.7217.3617.6517.12p 导线性能对比（投资费用）导线性能对比（投资费用）项目单位JL/G1A-630/45JL/G1A-400/35JNRLH1/G1A-400/35JNRLH1/LB20A-400/35导线本体价格万元/吨2.172.142.292.38输电线路导线材料费用万元/km27.0617.3218.5318.67输电线路工程本体投资万元/km207.47132.77 133.98134.12u 4

24、00/35导线的线路工程投资费用相当，比630/45导线降低投资约60万元/km，降幅达35%。u 400/35导线的截面小，同等长度和传输时间时线路的传输损耗大。4.3 新能源送出线路导线优选方案新能源送出线路导线优选方案p 导线性能对比（全生命周期经济对比）导线性能对比（全生命周期经济对比）采用最小年费用法进行动态分析比较工程费用较为合理，即将初投资费用、运行维护检修费用、设备年更新改造费用以及事故损失费用都按规定的设备年限，并考虑利息、年偿债基金率等折算为等额年费用，选用费用最低者为经济方案。按照线路使用年限40年、施工期2年、6:4比例2年投资、设备运行维护率1.4%、工程回收率812

25、%不等，以2020年陆上风电III类地区标杆电价0.38元/kwh为例，计算出各种导线的最小年费用。不同的工程回收率最小年费用（万元/km）JL/G1A-630/45JL/G1A-400/35JNRLH1/G1A-400/35JNRLH1/LB20A-400/358%29.6725.9126.2325.9010%35.3730.2130.5830.2112%41.5334.8135.2334.84 通过对比可见通过对比可见，新能源送出线路选择低损耗耐热导线可以节省线路投资，减少塔材消耗；新能源送出线路选择低损耗耐热导线可以节省线路投资，减少塔材消耗；使用使用61%IACS的的耐热耐热铝合金，铝合金，可进一步降低电阻达可进一步降低电阻达1.5%以上以上，低损耗耐热导线经济性能更为优越。低损耗耐热导线经济性能更为优越。4.3 新能源送出线路导线优选方案新能源送出线路导线优选方案总总结结123安全是基石，性能提升强度不降。4新能源线路节材降本趋势是低损耗耐热导线新建线路降低线损手段是新型节能导线改造线路节约社会资源手段是低弧垂增容导线。A Leadi ng G l obal Manuf ac t ur er O f C a b l e S y s t e m s

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