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国际新研发:复材电力电缆为风力发电提供更多动力

   日期:2020-06-16     来源:exelcomposites    浏览:479    
核心提示:芬兰Exel Composites复材公司的营销主管Robert Glass解释了以复合材料为核心的导体是如何帮助将可再生能源输送到基础设施的。联
芬兰Exel Composites复材公司的营销主管Robert Glass解释了以复合材料为核心的导体是如何帮助将可再生能源输送到基础设施的。

联合国可持续发展目标的目标7鼓励在将可再生能源整合到建筑,运输和工业中取得进展。

然而,将可再生能源连接到电网面临着挑战,包括架空线路有限的电流容量。我们如何使电网更适合可再生能源整合?

气候变化可以说是对我们星球的最大威胁,其长期影响在规模上是可变的且难以预测。最终的极端天气模式可能会破坏基础设施,威胁粮食安全,破坏环境并对人类健康和安全构成威胁。

一次强有力的改变

导致气候变化的一个主要因素是温室气体的产生,例如二氧化碳和一氧化二氮。发电产生大量排放,2019年占333亿吨。尽管这一数字很高,但与2018年的发电排放相比并没有增加,打破了先前的排放上升趋势。

排放的稳定在很大程度上归因于全球可再生能源过度的增加。考虑到这一点,如果我们要最大程度地减少气候变化,全球对可再生能源的吸收必须继续增加。

风力已经成为全球流行的可再生能源,地球上有超过340,000台风力涡轮机,总功率为597吉瓦。风力发电比其他可再生能源有利,因为它不需要水并且占用的横向空间很小。但是,创造强大的、环境友好的能源资源需要同样有益的材料来生产和传输它们的能量。

多样的复合材料

复合材料在帮助风力发电领域方面已经广为人知。涡轮叶片的很大一部分强度来自梁帽,梁帽是叶片内部的支撑梁。用碳纤维制成梁帽可以减轻涡轮机叶片的重量,因此制造商可以生产更长的叶片。这继而增加了风力涡轮机的功率输出和效率。

但是,为了增加风力在广泛的基础设施中的采用,我们不仅需要优化风力涡轮机的性能,还需要优化其在整个电网中的输电能力。可以将多少风能连接到电网的主要限制因素通常是架空线的最大电流容量。

最大电流容量由线路温度限制确定,该限制可确保线路与地面之间的安全距离。超过电流容量阈值会使电线过热,从而导致导体材料膨胀和电源线延长,从而引发“热垂”。电力线的垂下会导致断电,并带来健康和安全风险。

一种解决方案是安装更多的电缆线,但这并不像看起来那样简单。电力电缆的检修是一个大型项目,涉及获得新的土地使用权,通过环境法规,安装时间长以及额外的人工成本。该选项需要花费很长时间才能实施,并且会产生大量相关的财务费用。更快,更具成本效益的解决方案是升级现有生产线。

重要关头

传统的电力电缆线或导体是铝导体钢增强(ACSR)导体,其由外部铝导电环和钢芯组成,以提供支撑和强度。但是,钢具有很高的热膨胀系数(CTE),这意味着钢芯电缆在受热时会显着膨胀,从而导致热流挂。

使用现有的电网基础设施,可以将钢芯导体替换为具有复合芯的铝芯复合增强(ACCR)导体。复合芯的CTE比钢低得多,这意味着它们可以承受更高的温度而不会导致电缆下垂,从而使电缆成为高温低垂(HTLS)导体。

在低得多的工作温度下,复合芯导体可以承载的电流约为钢芯导体的两倍。复合芯线还具有比钢高的强度重量比,从而允许电缆中的铝量更大,用于功率传输而不会压低电缆。

在过热的电力市场中,复合芯HTLS导体正在迅速增长,有助于减少热垂度并提供更多电力。随着复合芯线增加架空电缆的最大电流容量,可以提高从风能向基础设施传输能量的潜力。

Exel Composites制造用于架空电缆的复合芯,并在电气行业拥有数十年的经验。复合芯的CTE低,强度重量比高,可最大程度地降低热垂度并最大化功率传输。Exel还生产用于风力涡轮机叶片的增强复合材料,可以与复合芯增强电缆组合使用,从而为城市基础设施带来大量的风力资源。

风力发电已经是一种流行的清洁能源,但是电网基础设施通常会限制其潜力。复合材料不仅通过提高涡轮机的功率和效率,而且还通过增加电力电缆的电流容量,来帮助风力发电。将最先进的材料和技术集成到基础架构中将帮助我们进一步迈向更可持续的未来。
 
 
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