這項技術在未來科學城實現零的突破！將為企業節省4.8億元

剖開一根電纜，絕緣層是它的基本構件。當充足的電能沿着電纜內的導體順暢奔湧，外側的絕緣材料負責為其安全傳輸保駕護航。然而，也正是這層絕緣材料，在過去牢牢“卡”住了國內電線電纜行業的“脖子”。

記者從未來科學城全球能源互聯網研究院（聯研院）獲悉，今年5月，國家電網研製的首根國產絕緣材料±535千伏直流電纜完成型式試驗，具備工程應用條件。由此，我國超高壓直流電纜系統及絕緣材料核心技術實現從零到一的突破，成功打破國外壟斷。據悉，絕緣材料在電纜生產成本中約佔20%，實現國產化替代後預計能為我國企業節省約4.8億元。

迫在眉睫 不讓絕緣材料“卡脖子”

電力是國民經濟的基礎性產業。作為全球第一大電纜製造國，我國在以絕緣材料為代表的核心材料技術上卻一直受制於人。目前，國內高壓直流電纜的絕緣材料全部依賴進口，年進口量超過10萬噸。

與此同時，隨着世界範圍內能源轉型持續推進，我國新能源利用水平不斷提升、海上風電迅速發展，有望成為繼歐洲之後最大的海上風電開發市場。高壓直流電纜具有大長度、大容量、低損耗傳輸等優勢，隨着海上新能源開發與接入以及未來能源跨洲跨海互聯的發展，高壓直流電纜技術“瓶頸”效應日益凸顯。

海上風電成為未來趨勢

由此，儘快突破直流電纜系統及絕緣材料核心技術迫在眉睫！2016年，“±500千伏直流電纜關鍵技術”國家重點項目啓動，由落户未來科學城“能源谷”的聯研院材料所牽頭，國內多家高校、科研院所、製造廠商組成的項目團隊系統開展了仿真設計、材料研發、電纜製造、試驗評價等一系列技術研究，逐步突破料空間電荷調控與匹配、超淨批量化製備、大截面異形導體絞制等難題。

“±500千伏直流電纜技術在國際上是熱點問題，這次攻關中的一些技術研究，在世界範圍內也是走在前面的。”項目負責人兼首席科學家、西安交通大學教授鍾力生説。

四次失敗 科研人員“咬定青山不放鬆”

失敗是成功之母，這話一點不假。在這次型式試驗成功之前，科研人員曾經歷四個批次絕緣材料的試驗失敗。

聯研院材料所所長陳新至今仍清楚記得，2018年，攻關團隊經過兩年摸索、上萬次試驗，研製的前四個批次電纜絕緣材料在產品試驗過程中連續失敗，核心技術攻關難度遠超預期、遭遇瓶頸。“説是上萬次試驗，其實幾個上萬次也有了。”陳新感慨。

聯研院實驗室

攻關到底難在哪兒？科研人員告訴記者，在實驗室裏做出配方並不是特別難，難在材料走出實驗室、走向工業化大批量製備的“放大”過程。從配方到產品，從實驗室裏的“克級”模擬到中試生產線上的“百公斤級”試驗、再到企業生產的“噸級”實戰，材料性能通常會發生較大變化，遑論不同電纜廠家、不同工藝所產生的疊加“擾動”了。我國電纜基礎技術研究時間短、底子薄的缺點在這個過程中被充分暴露。

難關面前，一組組數字，詮釋出科研人員“咬定青山不放鬆”的韌性：2019年至今，團隊共組織材料研製、故障分析、試驗總結等專題會議24次，試製材料200餘噸、電纜5000多米、附件30多套，逐步解決了絕緣基料分子結構調控、多層絕緣電導匹配等技術難題。

終於，在前四批材料失敗的基礎上，第五批次材料取得技術突破。今年5月，國產絕緣材料±535kV直流陸纜系統成功通過第三方型式試驗，項目研究成果被納入500kV直流電纜國標GB/T31489和CIGRE國際大電網組織電纜試驗導則。

持續攻關 新批次材料研發已啓動

對於這次核心技術突破，陳新認為，集智攻關、團結協作的協同精神在項目攻關中發揮了重要作用。

“±500千伏直流電纜系統及絕緣材料的研製涉及化工基料、材料復配、規模化放大、裝備製造、試驗驗證等諸多環節，且跨領域、跨專業的各環節為串聯關係，材料配方試驗迭代週期長，所有核心技術均需自主摸索攻關，研發難度相當大。”陳新表示。在國家電網公司的帶動下，材料、電纜製造廠商，系統化內科研院所、省公司，系統外研究機構和各大高校紛紛“加盟”，組成了技術攻關的“最強大腦”。

聯研院實驗室內進行試驗

多方通力協作下，電纜系統型式試驗耐壓水平從最初725kV提升到990kV，電流從空載提升到滿載3000A，耐壓時間也從滿載幾分鐘提升到幾小時、幾天、幾周，並在經歷23次擊穿失敗後實現990kV連續滿載30天一切正常，最終，通過型式試驗的±535直流電纜系統關鍵指標與國外相當。

但這絕不意味着研發的止步。目前，對±500千伏超高壓直流電纜系統及絕緣材料的協同攻關還在繼續，第六批次材料的型式試驗已經開始，第七批次材料的研發也已啓動。

要做到什麼程度才算結束？“對我們科研人員來説，把研究成果應用到工程中去，真正實現國產化替代、而且產品沒有問題了才算得上勝利。”陳新回答：“目前階段性的突破給我們打開了一扇門，打開門走出去，未來的路還有很長。”