海上风电海缆主要用于将海风发电装置产生的电输送到陆上。海缆是敷设在海底的电缆，包括海底通信电缆和海底电力电缆两大类，更进一步可分为交流海底电缆、柔性直流海底电缆、脐带缆、动态海缆、海底光缆等类别。其中海底电力电缆是专门设计于在海底中输送交流或直流电流的电缆，传输电流的类型取决于海洋输电线路的容量、长度及成本等，可用于连接智能电网，为岛屿、海洋平台和海底观测站等供电，或将海风发电装置产生的电输送到陆上变电站等。
根据发挥作用的不同，海上风电海缆可分为阵列海缆和送出海缆。阵列海缆主要用于汇集风力发电机发出的电能，传输到海上升压站，目前主流的电压等级为35kV，正在向66kV发展；送出海缆负责将经过升压后的电能输送至陆地集控中心，目前主流的电压等级为220kV，正在向330kV和500kV发展。
通常情况下，海缆比陆缆具有更高的性能要求。按应用场景的不同，电力电缆可分为海缆和陆缆。海缆主要应用于水下，除需要满足基本的电气性能外，对阻水性能、机械性能也具有更高的要求；而陆缆主要应用于陆地，应用环境较为简单且稳定。
(资料图)
海缆具有更加优秀的阻水和机械性能。在机械性能方面，由于海缆体积较大且应用的水下环境复杂，因此在敷设和运行过程中需要更高的机械性能，通常需要设计金属丝铠装结构，以加强其机械强度。在阻水性能方面，海缆在水底由于外力破坏造成损坏时，需阻止水分渗透进电缆内部，通常需要在海缆内部设计专门的阻水结构，同时起到抵御腐蚀和水压的目的。
三芯电缆较单芯电缆在多方面具有优势，但电压等级较高时存在相间绝缘问题。三芯电缆无论在线路安全性、单位造价、占地面积等多方面都具有单芯电缆所没有的优点，符合电缆线路发展的主要方向。尤其是在长度方面，由于单芯电缆需要敷设在三根非磁性管道中，管材根数需要较多，因此三芯电缆的敷设长度为单芯电缆的1/3，总体施工时间较短，在成本上也具有优势。高压电力电缆因为相间绝缘问题一般采用单芯的型式，而中低压电缆因电压较低，相间绝缘问题能够得到解决，因此一般采用三芯的型式。
海缆行业在生产工艺、历史业绩、产能布局、生产设备上具有较高的壁垒。
（1）生产工艺：海缆生产工艺更为复杂，高电压等级海缆生产难度增加。海缆运行的水下环境复杂，强腐蚀、大水压的应用环境使得海缆对耐腐蚀、抗拉耐压、阻水防水等性能要求更高，其材料选择、结构设计、生产工艺、质量管理、敷设安装、运行维护等方面的技术难度较高，目前国内仅有少数企业具备海缆生产能力，具备220kV以上海缆批量生产能力的企业更少。随着海缆的电压等级提升，其生产制造的难度系数也大幅提升；此外，海缆的生产也比同电压等级的普通电线电缆技术要求更高。
（2）历史业绩：海缆的性能和质量要求高，招标通常要求有相应的资质和可靠的运营业绩。电线电缆产品的主流目标市场是国家重点行业，客户对产品的安全性、可靠性、耐用性要求高，通常以招标的形式进行采购。电线电缆厂商不仅要有相应的资质证书，还必须具有性质和复杂程度类似的工程的供货经历和产品稳定可靠的运营业绩才能进入客户的投标程序。海缆工程由于投资更大、敷设维修难度更高，因此海缆产品使用客户对电线电缆厂商的要求也更高，一般都会对生产商进行实质性考察确认。
（3）产能布局：海缆具有较强的区域属性。海缆的铺设通常需要大型的船舶装备，主要体现挖沟船、吸泥船、铺缆船等大型船舶，而船舶资源具有选取难度大、时间窗口锁定困难、船舶外取成本大等特征。此外，海缆的一次储线涉及几百吨乃至几千吨货物的储存，采用整体吊起的方案，无论是难度和费用要求都较高。因此通常要求海缆企业的生产基地布局在沿海地区，并且附近有满足使用条件的码头资源，以保证在运输成本上有所节省。
（4）生产设备：高压海缆生产设备是主要的生产瓶颈之一。目前国内的高压海缆VCV立塔交联生产线主要依赖进口，并且生产设备的建设周期通常较长。因此对于在高压电缆VCV立塔交联生产线上仍没有布局计划的企业来说，高电压等级海缆的生产和出货会受到一定限制。高压海缆VCV立塔生产设备或将成为海缆扩产的重要壁垒之一，从而延长海缆产能的建设周期。
当前发展趋势下海缆具备较强的抗通缩属性
（1）电压等级从35kV/220kV向66kV/500kV发展阵列缆
由于风机大型化对于降低运电损耗的要求，阵列海缆从35kV向66kV发展。海上风电交流集电方式包括35kV交流集电和66kV交流集电。目前35kV交流集电方案是海上风电的常规方案，但随着海上风电单机容量和规模的不断增大，35kV交流集电方案存在以下局限性：可互联的风机数量越来越少、35kV海缆越来越长、单位成本不断增加等。随着海上风电向深远海发展，在输电功率和输电距离逐步增大以及风电机组单机容量越来越大的情况下，66kV交流集电方案将更加适用。66kV高电压等级的应用，提高了海缆的载流能力，与35kV方案相比，极限情况下，当电网侧海缆导体截面积相同时，66kV海缆最多可连接风机的数量为35kV海缆的2倍。
送出缆：风场规模增大推动送出海缆从220kV向330kV/500kV发展。随着风场整体规模的增大，对于送出海缆的电压等级要求也随之提升。与220kVXLPE海缆相比，随着电压等级提高，海缆截面增大，500kVXLPE海缆在工厂接头研制、海缆敷设应力释放、敷设过程中船舶稳定控制等方面的难度也随之提高。
（2）海上风电场送出海缆比例逐渐提升
在阵列海缆方面：一方面，随着阵列海缆从35kV向66kV发展，阵列海缆能够连接的风机数量增加，因此同样数量的风机所需要的阵列海缆减少；另一方面，随着风机大型化发展，同样容量的风电场所设置的风机数量减少，阵列海缆需要连接的风机数量也随之减少。
在送出海缆方面：随着海上风电向深远海发展，离岸距离也随之增大，因此需要长度更长的送出海缆将电能从海上升压站输送至陆上交流电网。海上风电场送出海缆需求量呈上升趋势。
在以上两个发展趋势的共同作用下，在海上风电场所用的所有海缆中，送出海缆的比例将逐渐提升。根据海缆中标信息，同一风电场送出海缆的单GW价值量要高于阵列海缆的单GW价值量，因此海缆整体平均单GW价值量有望提升。
3）柔性直流输电更适用于深远海风场
海上风电的送出方式分为高压交流输电和柔性直流输电。其中柔性直流输电通过设计控制系统对构成电压源换流器的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)进行控制，改变输出电压的幅值和相位，进而控制有功与无功，最终实现功率平稳输送。
高压交流输电：风力发电机由风能驱动发电机转动发出电能，在机舱或基座内通过变压器将电压抬升，然后经集电系统和海上升压站将电压二次抬升，再将电能通过高压海底电缆，输送至陆上变电站。高压交流输电方式采用的典型设备有交流海底电缆、无功补偿设备和海上升压站。
柔性直流输电：风力发电机发出的电能经过集电系统与升压站二次抬升以后进行汇集，然后接入海上柔直换流站。海上换流站将交流电转变为直流以后，再通过高压直流海底电缆将电能输送至陆上换流站，最后陆上换流站将直流重新转变为交流以后接入交流电网。
高压交流电缆可传输有功功率随距离的增加而减少。高压交流输电的交流电缆会在输电系统中产生相当大的电容充电电流，因为不仅需要装设大量无功补偿装置，而且限制了传输距离，交流电缆传输有功功率的能力也随之降低。因此，高压交流海底电缆输送方式不适合于大规模、长距离的海上风电送出。而柔性直流输电不存在电容充电电流的问题，输送能力基本不受线路长度的限制，在远距离大容量海上风电场送出场景上，采用柔性直流海底电缆输电是更优的方案。
随着海上风电向深远海发展，柔性直流输电送出是更优选择。根据《大规模海上风电场集群交直流输电方式的等价距离研究》，若仅考虑设备投资成本，百万千瓦风电场群交直流输电方案的等价距离约为75.1km；若进一步考虑输电系统全生命周期的总成本，风电场交直流输电方案的等价距离约为63km。此外，交直流输电方式的等价距离并不是固定不变的，未来随着技术的不断进步，柔直设备造价有望持续降低，从趋势上看未来交直流输电的等价距离有望逐渐缩短。
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