【电缆宝dianlanbao】海底电缆输电工程是跨海域联网工程建设的重要组成部分，在实现电网国际化、区域电网互联进程中起着重要作用。近年来，随着国内外输变电技术的发展，在经济一体化、能源优化配置、减少环境影响等因素的推动下，跨海域输电技术、海底电缆制造技术、海底电缆工程技术不断向前发展。

海底电缆工程的建设受地域建设条件、海洋工程条件和施工设备等条件的限制。工程建设涉及技术领域广泛，投资规模较大，施工技术复杂。海缆敷设于海床后，还要根据海缆路由地质情况，对海缆进行的保护措施，包括海缆埋深、冲埋、套管、抛石等防护稳固施工，这是海缆工程建设的重点和难点。

海底电缆输电工程的建设主要应用于：各国电网跨海域互联;区域电网跨海峡联网;向海洋孤岛及海上石油钻探平台供电;输送海上可再生能源的发电并网。

近年来，我国跨海域向孤岛和石油钻探平台供电的输电工程发展较快。目前，国内已运行的海底电缆输电工程，均采用交流电压进行系统连接。然而，在国外的海底电缆输电工程，采用直流电压实现跨海域电网互联已逐渐形成主流趋势，为此，有必要进行更为深入的可行性研究与技术经济比较。

为此，文章综述了1990年以来国内外海底电缆输电工程建设，分析其发展趋势，并归纳了典型工程的海缆保护措施相关信息，以便有关工程借鉴和参考。

一、国内外海底电缆输电工程

⒈ 欧洲地区

欧洲电网主要由欧洲大陆电网及欧洲输电联盟(UCTE)、北欧电网及北欧输电协会(NORDEL)组成。欧洲电网所覆盖的国家国土面积普遍较小，工业高度发达，用电负荷密度大，电网结构密集。因此，欧洲各国电网迫切需要实施电能结构的优化配置，以实现电源结构的互补和电量交换。

目前欧洲地区是世界上海底电缆工程建设项目发展最多、建设规模最大的区域，海缆总长度约为10183km，设计交换容量约为22116MW。

⑴北欧地区

北欧电网发电量结构组成不均衡，例如：挪威总装机容量中，水电占95.73%，而丹麦则是以火电为主。但北欧各国电网通过海底电缆工程联网，已基本实现了能源优化配置、降低发电成本、减少备用容量目标，并获得了联网运行的经济效益。

北欧电网自20世纪90年代以来，各国家电网互联的海底电缆工程项目主要有：挪威至丹麦;丹麦至瑞典;丹麦至德国;芬兰至瑞典(一、二期);瑞典至波兰;挪威至荷兰。这些工程均采用了直流电压±400～±500kV联网，海缆总长度约2140km，设计容量5670MW。海缆跨越的海域有波罗的海、斯卡克拉克海峡、卡特加特海峡、波的尼亚湾和北海。

2008年9月，费达(挪威)至伊姆斯劳(荷兰)，直流±450kV海底电缆工程投入商业运行，该工程的海缆跨越北海长度580km，海缆路由的最大水深为410m。

⑵波罗的海沿岸地区

波罗的海沿岸地区电网由北欧输电协会(NORDEL)成员国组成，其发电量构成：水电54%、核电21.8%、火电21.7%、风电7.4%。各国已实现通过海底电缆输电进行电量交换。

海底电缆输电工程项目主要有：瑞典至德国;芬兰至爱沙尼亚(一、二期);丹麦本土至西兰岛;瑞典至立陶宛。工程均采用直流电压±300～±450kV联网，海缆总长度约为958km，设正在建设中的瑞典至立陶宛海底电缆输电工程，设计输送容量700MW，采用直流电压±500kV联网，海缆跨越波罗的海长度为400km，工程将于2015年投入商业运行。

⑶欧洲大陆地区

欧洲大陆电网及欧洲输电联盟(VCTE)，包括24个国家和地区的29个电网运营商，供电人口约5亿。各成员国交换电量约304.1TWh。

欧洲大陆电网的海底电缆输电工程主要由VCTE成员国之间跨海联网，并跨越北海与北欧电网互联。其中主要海底电缆输电工程项目有：英法连线通过8回直流电压±270kV互联;英国至荷兰;爱尔兰至英国;挪威至德国。海缆跨越英吉利海峡、北海和爱尔兰海。

挪威至下萨克森(德国)海底电缆输电工程已完成可行性研究和设计，进入工程实质性的海缆制造阶段，工程将于2015年投入运行。挪威至斯比尔特(德国)海底电缆输电工程采用高压直流输电(HVDC)联网，计划将于2016～2018 年投入运行。

这两项工程设计容量均为1400MW，海缆均跨越北海600km，海缆路由最大水深410m。

⑷地中海沿岸地区

欧洲大陆地中海沿岸地区海底电缆输电工程建设项目有：意大利至法国;意大利至希腊;意大利本土至撒丁岛;西班牙本土至马略卡岛。工程均采用直流电压±250～±500kV联网，设计输送容量2100MW。海缆跨越伊特鲁利亚海、亚得里亚海和巴利阿里海峡。

意大利本土至撒丁岛的海底电缆输电工程为2回直流电压±500kV，采用“背靠背”方式互联，输送容量1000MW。海缆跨越伊特鲁利亚海长度为420km，海缆路由最大水深1600m。

⑸欧洲与北非地区

欧洲与北非电网海缆工程建设项目有：西班牙至摩洛哥(一、二期);埃及至约旦(一期);西班牙至阿尔及利亚;意大利至阿尔及利亚;意大利至突尼斯。其中，西班牙至阿尔及利亚联网工程采用直流电压±400kV联网，其他工程均采用交流电压400～500kV联网。海缆跨越直布罗佗海峡、红海阿尔斯湾和地中海。

2011年投入运行的意大利至突尼斯联网工程采用交流电压500kV，设计输送容量600MW。海缆跨越地中海长度为200km，海缆路由最大水深为670m。

⒉ 亚洲地区

⑴海湾阿拉伯地区

海湾阿拉伯地区的电网互联由海湾合作委员会(GCC)成员国组成。海湾合作委员会互联电网管理局(GCCIA)包括7个国家电网互联。

海缆工程建设项目为正在建设的沙特阿拉伯至埃及海底电缆输电工程，其一期将于2012年投入运行，二期工程已进入实质性的海缆制造阶段，预计2015年投入运行。工程采用直流电压±400～±500kV联网。设计容量1500MW。海缆跨越红海曼德海峡，海缆路由最大水深230m。

⑵东亚、东南亚地区

除的海湾阿拉伯地区外，亚洲其他地区各国电网由于受地理条件的限制目前尚未形成各国之间以海底电缆输电工程互联。但是，在各国本土向岛屿供电、各国本土电网区域互联、陆地向石油钻探平台供电等方面，其海底电缆输电工程发展趋势较快。东亚、东南亚地区海底电缆工程建设项目有：日本本土北海道至本州，日本本州至四国;韩国本土南海郡至济州岛;菲律宾本土华特岛至吕宋岛;中国广东至海南，中国台湾至澎湖列岛。

上述亚洲各国(不包括海湾阿拉伯地区)海缆工程设计输送容量为4640MW。海缆跨越津轻海峡、纪伊海峡、济州海峡、圣贝纳迪诺海峡、琼州海峡和台湾海峡。

日本本州至四国的联网工程，以4回直流电压±500kV“背靠背”方式联网，设计输送容量2800MW。中国广东至海南交流500kV联网工程，设计输送容量600MW。这些均属亚洲海底电缆输电工程首创项目。

⒊ 北美地区

北美联合电网由美国东部、西部电网和德克萨斯电网、加拿大魁北克电网组成。北美联合电网与墨西哥电网互联。美国本土东部、西部电网通过直流“背靠背”联网运行。美国东部电网与加拿大魁北克电网互联。

北美联合电网各区域跨海域联网工程均为国家本土区域电网的互联。其中，加拿大本土与温哥华岛以2 回交流电压525kV联网。美国本土纽黑文至长岛、美国本土塞尔维尔至莱维顿(美国海王星工程)、美国本土圣佛郞西斯克至匹兹堡以及正在建设中的加拿大温哥华维多利亚岛至美国安吉利斯、加拿大蒙特利尔至美国纽约岛海底电缆输电工程均采用电压±230～±550kV联网。

北美联合电网海底电缆输电工程共有14个项目分别跨越佐治亚海峡、马拉斯皮纳海峡、长岛海峡、大西洋、胡安德富卡海峡、张伯伦湖与哈德逊河。设计输送容量5762MW，海缆长度1718 km。其中，美国海王星工程采用直流电压500kV联网，海缆路由最大水深2600m。

⒋ 大洋洲地区

大洋洲地区海底电缆输电工程均为国家本土区域电网互联。其中，新西兰本土南岛与北岛电网互联工程、澳大利亚本土与塔斯马尼亚岛联网工程均采用直流电压±250～±400kV联网，设计输送容量1700MW。海缆跨越库克海峡和巴斯海峡。新西兰本土北岛黑瓦兹至南岛班摩尔海底电缆输电工程采用直流输电技术(HVDC)联网，输送容量500MW。

二、海底电缆输电工程发展趋势

20世纪90年代以来在各国区域海底电缆输电工程中，以交流电压输电方式的工程有15个项目，其中电压等级500kV及以上工程有5个项目。资料显示，2000年以来投入运行的500kV交流海底电缆输电工程有3个项目。以直流电压输电方式的工程有67项，其中高压直流输电(HVDC)13个项目(包括正在建设和规划项目)。

1990年后各区域海底电缆工程指标汇总如表1所示。

三、国内外典型工程海缆保护方式

海底电缆输电工程建设基本分为两个建设阶段。施工前期主要有工程设计、海缆路由选择、海缆制造及运输;工程施工期间主要有海缆路由定位、海缆敷设、海缆保护、陆地设备安装、检测与调试和工程验收。

海底电缆敷设于海床后，为抵御锚害、拖网等外力的冲击破坏，同时为了防止在海流的作用下长期疲劳运动，造成海缆机械性损伤，必须对海缆实施稳固保护工程，这是海底电缆工程建设中重要的工程项目之一。

目前，在世界各国区域电网跨海域互联工程中海底电缆保护常见的措施为：在海缆近海岸登陆段浅水区采用水泥沙浆袋埋设保护;在渔业活动频繁水域且水深30米以内采用少量铁套管保护，在水深30m以上采用水力喷射冲埋保护;在无法进行埋设点和海缆悬空段采用抛石堆积保护。

四、海底电缆输电方式的选择及倾向性

随着直流输电技术的进步，海底电缆输电工程选择直流电压输电方式以实现跨海域电网互联，已逐步被各国电力建设认同。直流电压输电在跨海域电网互联工程中具有明确的优势和固有的缺陷。因此，在海缆工程建设前期，应做出更为详细的可行性研究分析与技术经济比较。

海底电缆输电工程项目中，挪威至荷兰海底电缆输电工程的跨海域长度580km，美国塞尔威尔至莱维顿海底电缆敷设于最大水深2600m，这两个目前海缆项目之最的工程均采用直流输电方式，在事实上显示了海底电缆输电工程选择直流电压应用的优势与倾向性。

⒈ 海底电缆直流输电工程的优势与缺陷

由于海底电缆输电工程建设中海洋工程施工的难度很大，各国区域电网互联跨海域工程建设中都尽可能减少海洋施工作业工程量，这已是海缆工程建设的共识。

⑴海缆工程直流输电方式的优势

①减少海缆工程施工量1/3，海缆路由占用海床空间少1/2

②以海水做接地极回路时，节省陆地接地极投资

③可实现隔离海域两端电力系统故障，避免互联电网大面积停电

④海缆输送容量大、损耗小，海水散热快，海缆绝缘热老化损坏程度降低。

⑵海缆工程直流输电方式固有的缺陷

①海缆两端换流设备投资大，电能损耗大

②换流站需设无功补偿容量

③产生谐波电流会干扰海底通讯设备

④单极运行时对海底设备产生电腐蚀。

⒉ 海底电缆柔性直流输电技术的应用

随着电力电子器件控制技术的突破，直流换流站IGBI、IGCT等原件构成电压源型换流技术、可控关断器件和脉宽调制技术(PWM)的应用以及瞬间实现有功和无功的控制，使得柔性直流输电在向无源网络供电方面具有优势。同时，柔性直流输电技术应用于海底电缆输电工程，克服了传统直流输电工程固有的缺陷。使其在海底电缆输电工程项目中具备了更为广泛的应用空间和优选条件。

对于海底电缆工程，一般其跨海域互联相对距离较短。从我国跨海域输电工程地域条件和必要性考虑，预计短期内不会出现大规模、长距离跨国电网互联的海底电缆工程建设。

但是，从国内海洋可再生能源开发利用的发电并网、风电分布式发电并网、向近海孤岛供电、内海异步交流电源并网、对石油钻探平台供电、海南联网二期工程等项目的建设实践可以看出，柔性直流输电技术应用于海底电缆输电工程将会得到进一步拓展和应用。

五、结语

在世界各区域实现电网互联建设中，跨海域联网海底电缆输电工程建设使得各国在能源优化配置、提高供电可靠性和减少备用容量等方面的获得了经济效益。

以直流输电技术实现跨海域电网互联，其海缆输送容量大、损耗小，海水散热快，海缆绝缘热老化损坏程度降低，因此，已成为世界各国海底电缆输电工程建设的主流。

柔性直流输电技术的发展克服了传统直流输电固有的缺陷，从而在向无源网络供电方面具有优势。柔性直流输电技术应用于海底电缆输电工程建设，在海洋可再生能源开发利用以及发展智能电网技术、实现资源大范围优势互补方面具有更为广泛的空间。