东方电缆总工程师周则威研发高等级海底电缆破解“卡脖子”难题——
远洋“动脉”中国造
本报记者 周松华 共享联盟北仑站 项秋冰 支鸣飞 通讯员 王禹
“我们研发的500千伏三芯海底电缆设计制造技术方案通过了专家评审。”刚见面,周则威就和我们分享了一则好消息。
6月10日,粤电阳江青洲一、二海上风电场项目500千伏海缆技术方案评审会上,宁波东方电缆股份有限公司(以下简称“东方电缆”)牵头编制的500千伏三芯海底电缆结构设计、“软接头”设计和制造工艺方案,得到了中国工程院院士雷清泉等领衔的专家组高度肯定。
此前,国内海上风电场的集中送出海底电缆主要采用220千伏电压等级。“电压等级越高,输电损耗就越少。而且相比单芯海底电缆,三芯海底电缆占海面积更小,经济性更优,可靠性也更高。但这对于海底电缆的生产制造、装船运输、敷设安装和现场测试等环节,也提出了新考验。”周则威说。作为项目牵头人之一,他对各项技术细节如数家珍。
海底电缆,作为连接近岸与远洋的“动脉”,是开发海洋资源、发展海洋经济的关键装备,但高等级海底电缆的关键技术曾长期被国外企业垄断。周则威与公司创新团队一起不断研究实践,突破了高等级海底电缆自主研发制造的技术瓶颈。由落后、追赶,到逐渐超越,周则威说:“在高精尖领域打破外国垄断并非坦途,我们将循着前方的光亮,扎扎实实迈好每一步。”
这片海
让我们责无旁贷
鱼山,曾经是舟山群岛中一座不起眼的偏远小岛,经常缺电,发展缓慢。如今,这里建起了绿色石化“超级工厂”,生产装置鳞次栉比,传输管廊纵横交错,生产建设热火朝天。
这一转变,得益于舟山500千伏联网输变电工程建成投运,源源不断地从大陆电网经舟山本岛输送来充沛电力。东方电缆牵头研发制造的世界首条500千伏交联聚乙烯绝缘交流海底电缆,就是这项重点工程的关键所在。
高等级海底电缆整体系统设计复杂、使用环境多变、制造工艺要求严苛,一直是行业公认的技术难题。在接受攻关任务前,作为团队骨干的周则威也曾考虑再三,最终决定迎难而上。“这片海,让我们责无旁贷。”周则威说。
周则威打开地图,耐心地向我们解释,我国拥有1.8万多公里大陆海岸线,7000多个大小岛屿,不少岛屿因缺乏与大陆电网的稳定连接,仅靠自主发电,不可避免地存在供电质量差、稳定性安全性低等问题。“比如,舟山的一些海岛,过去一到晚上八九点就会停电停水,群众生活很不方便。”
可2008年前,我国110千伏以上的海底电缆全部依赖进口,对外没有议价能力。更关键的是,海底电缆设计制造与敷设测试基本是一体完成的,这也意味着,每敷设一段海底电缆,相关海域的地形地貌、油气储备等情况,都会被国外企业掌握。“如果我们不能攻克这一领域的关键技术,不能实现相关产品国产化,国家安全就会存在隐患。”说起这,周则威略显激动,原本不疾不徐的语速明显加快。
2007年,在国家、省、市科技部门支持下,东方电缆联合国内10多家高校、科研机构,开始了高等级海底电缆关键技术的科研攻关,周则威与团队成员一起反复研究、推演、测试、论证,终获突破:2010年,国内首条220千伏光电复合海底电缆成功研制,打破了国外企业的技术垄断;2018年,世界首条500千伏交联聚乙烯绝缘交流海底电缆投用,业内惊叹。如今,这些技术分别应用于舟山群岛跨海输电,福建、江苏、广东等海上风电场项目,改善了人居环境,提升了发展动能。
参与国际竞争
有了“秘密武器”
周则威喜欢琢磨,经常迸发奇思妙想。在他看来,科研就要敢于提出新理论、探索新路径,只有独创独有才能领跑。
海底电缆是高度定制化产品,内部要承受高等级电压,外部还要具备耐腐蚀、耐磨损的能力,适应不同海域的潮汐、洋流等状况。同时,不同电压等级的海底电缆,选用材质、制造工艺都不相同,这给设计制造带来了极大挑战。
“在攻关220千伏海底电缆时,我们是国内第一个‘吃螃蟹’的人,几乎没有经验可以借鉴。”面对压力,周则威与团队成员全身心投入,反复进行模拟测试、样品生产、工序推演,从技术到设计,从原料到生产,每个环节都仔细求证。同时,他还创新建立了海底电缆数据库,记录每一项实验、测试的数据。
依托这个数据库,如今,东方电缆逐渐形成了一整套海底电缆理论计算、数值模拟的分析方法,搭建起相应的优化测试平台,让海底电缆截面布局的力学性能、热场和几何指标等有据可依、有迹可循,成为与国际同行竞争的“秘密武器”。
高等级海底电缆的“软接头”技术,又是一块“硬骨头”。“即便生产工艺再先进,每段海底电缆的长度始终有限,要满足几十公里的输电需求,就必须把海底电缆分段连接。”周则威解释。然而,“软接头”的工艺要求十分特殊,为了保证海底电缆的性能和安全,不仅要找到最佳的连接角度、坡度,还要根据不同电压等级,设置不同的生产环境。“例如,220千伏海底电缆的‘软接头’可以在一般的室内环境中生产,可500千伏海底电缆的‘软接头’则要在近乎无尘的环境中生产。”
为了掌握“软接头”技术,东方电缆重金投入,自主设计、建造全新的生产线。周则威和团队成员历时数年,经过上百次测试,不断总结复盘,最终实现突破。“在项目攻坚期,他不分昼夜守在生产线上,反复对样缆的接头角度、坡度开展仿真测试,进行力学演算,那种一丝不苟的劲头,大家都很佩服。”团队成员陈凯说。
团队人人有专长
合力攀登“科技高峰”
“他很和善,经常与我们一起团建、聊天,是平易近人的高管。”同事们这样评价周则威。既有严格要求,也有暖心关怀,这是周则威带团队的秘诀。
“积力之所举,则无不胜也;众智之所为,则无不成也。”周则威经常引用这句话,因为他明白,每一项创新突破都需要投入大量人力、物力,单靠一个人是干不成的。
2016年,东方电缆参与国家重点研发计划“±500千伏直流电缆及附件设计与制造关键技术”的攻关。作为课题骨干,周则威提出采用多物理场耦合的理论计算,进行绝缘厚度等结构参数的设计。为了证实这一理论路线的可行性,东方电缆投入了上千万元研发资金,周则威带领团队通力合作,试制了上百吨材料样品、数千米电缆样缆,迭代优化材料性能,实现了超高压直流电缆绝缘材料的国产替代。
一边搞科研,一边育人才。在周则威的协助下,东方电缆组建了200多人的创新研发团队——俞国军主攻“水下生产系统脐带缆关键技术”,陈凯成为“深水动态海底电缆”的行家里手……人人有专长,人人有突破,大家合力助推企业不断攀登科技高峰。
深海之下,逐梦不止。“研发高等级海底电缆征途漫漫,能在这一领域作出更多贡献,是我最有成就感的事。”周则威说。