从1800到5000,从200到1000。
两组数字,记录着一根海缆的“成长轨迹”——导体截面由常规1800mm²提升至5000mm²,适用水深由200米突破至1000米。数字的背后,是中天科技海缆股份有限公司(以下简称“中天海缆”)从创新构想到产业化落地的全链条攻坚,也是中国高压海缆技术从“跟跑”到“领跑”的缩影。
近日,凭借“柔性直流海缆”这项专利,中天海缆接连斩获中国专利金奖与江苏专利金奖,实现国家级与省级专利奖“双金”突破。
深水突围,攻克技术壁垒
截面比常规海缆导体大得多,这是柔性直流海缆给人的直接观感。大截面带来的是高效率:当深远海的风电能源通过这根“动脉”汇入电网,传输容量可达350万kW,输送能力比常规海缆提升120%。
当然,要让海缆在深海中安全、稳定、持久运行,远不只是把导体做粗那么简单。由于海缆要承受数倍于浅水的静水压力,还要抵御敷设作业与长期服役中船舶抛锚、渔网拖挂等外部冲击,传统大截面海缆导体绞合工艺精度不足,极易引发线芯错位、结构缝隙偏大,海水一旦渗入缆芯,整根海缆就会失效。
面对全球海缆行业的共性难题,中天海缆迎难而上,聚焦异形单丝复合绞合导体研制核心课题展开技术攻坚。“绞合角度、梯形线型、阻水材料匹配……任一维度的细微偏差,都会直接影响导体成型效果与纵向阻水核心性能。”中天海缆总经理胡明介绍,团队对工艺参数进行多维度、多轮次迭代优化,系统性完善工艺体系,先后攻克了大截面导体成型、深水阻水、抗外力损伤等系列关键技术难题。
攻坚之路并非一帆风顺。为了尽快突破瓶颈,团队开启连轴转模式:白天,扎在生产车间里比对数据;夜里,泡在实验室里反复推敲方案。异形单丝选材与绞合工艺设计是团队啃下的一块“硬骨头”,团队对多种型线铜丝开展力学性能对比,完成多项关键课题;围绕关键参数,逐项仿真计算、小样试制、迭代优化,打通了从小截面单丝型线到大截面复合绞合导体的工艺放大路径,形成满足大水深服役要求的异形单丝复合绞合导体整体制造方案。
向大水深服役能力发起冲击,实验与测试环节也是一道道难关。团队搭建高压静水试验装置,通过了严苛的渗水考核。弯曲、拉伸、扭转等深海敷设模拟试验,高压电气型式试验、局部放电检测、热循环试验……一项项测试的背后,是多轮样品重做与方案迭代。从材料筛选、样品试制,到型式试验、长期老化测试,海缆全链条经受住重重考验,最终成为具备大水深服役能力的合格海缆。
历时四年,海底光电复合缆在大水深、高阻水、运行状态感知等关键技术维度填补了行业空白,为我国深远海关键装备实现自主可控提供了核心支撑。
应用试炼,支撑重大工程
发明创造的价值,最终要在应用中检验。凭借专利形成的核心技术能力,中天海缆实现了海缆技术从±320kV到±400kV再到±500kV的连续跨越。
2021年,亚洲首个±400KV直流海缆风电项目——江苏如东海上(H6、H8和H10)风电柔性直流输电工程实施。中天海缆成功交付198公里高压直流海缆,完成国家首台套任务。五年来,这根海缆,经受住了东海复杂海况的考验。2025年,公司接连中标世界规模最大的海上风电直流工程“阳江三山岛海上风电±500kV直流海缆项目”,以及“浙江海上风电±500kV直流海缆项目”等。
“每一次电压等级的提升,都伴随着对材料、工艺、结构的再优化。”中天海缆总工程师、知识产权总监张洪亮说,“有了前面的技术积累,这条路走得更顺了。”他举例,在阳江三山岛直流海缆项目实施过程中,针对项目所在海域台风频繁、海况复杂的情况,团队创新采用“超净绝缘料配方+智能多层共挤工艺”,攻克了直流高压下空间电荷积聚与电场分布调控的世界性难题,有力保障了海缆在长期高电场环境下运行的安全稳定。
在国内工程不断突破的同时,这根海缆的“含金量”也在海外市场竞争中逐步凸显。相比国外同类产品,中天海缆的单根海缆输电能力更强、深水适配能力更突出。面对深远海风电和洲际岛屿互联项目,可以减少电缆敷设条数,降低整体采购与施工成本。±500kV直流海缆较常规产品碳排放降幅大于27%,这一绿色低碳属性,成为应对海外贸易壁垒的“加分项”。
技术优势,真正转化为市场胜势。目前,相关技术已先后投用于国内外超50项海上风电及海上油气海底输电工程,客户群体覆盖国家电网、通信运营商、石油石化、新能源等多个领域。
知产护航,全速挺进蓝海
技术突破需要时间,成果保护、转化需要前瞻眼光。
围绕主营海缆产品,中天海缆以柔性直流海缆等核心专利为锚点,向上下游工艺、设备、检测等环节延伸,构建了多层级、全球化的专利布局体系。截至目前,公司国内有效专利282件,其中发明专利173件;PCT累计申请80件,海外授权16件,其中欧洲授权发明专利5件,已在英国、爱尔兰、挪威、德国等30余个欧洲地区生效,核心技术专利海外覆盖率超90%。公司成为行业首家通过ISO56005《创新与知识产权管理能力》4级认证的企业。
专利不仅是保护伞,更成为敲门砖。这套专利布局成为国际客户建立技术信任的重要依据。核心专利的海外生效,直接支撑了英国、巴西等海外项目的中标与交付,产品远销160余个国家和地区。
“双金”荣誉的背后,离不开“知产伙伴”的撑腰鼓劲。从高价值专利培育、导航布局到转化运用、维权保护,市市场监管局(知识产权局)聚焦企业创新需求提供精准服务:研发初期开展专利风险预警分析,帮助企业厘清技术赛道、规避侵权隐患;研发中进行系统化技术挖掘,梳理技术创新方向,形成专利布局方案。产品出海前,启动专利自由实施(FTO)分析,全面排查目标市场专利壁垒,逐项比对技术方案与在先专利,确认项目整体风险系数可控,帮助企业消除市场准入顾虑。
从实验室到深远海,一根海缆的金奖之路,折射的是中国海洋装备从技术追赶到自主可控的跨越,而这条奋进之路,还在向前延伸。中天科技海洋产业集团总裁薛建林说,中天科技将持续加大研发力度,积极推进海外专利布局、国家知识产权示范企业创建、省高价值专利培育项目实施,踊跃参与专利标准融合创新试点,为发展新质生产力、推动产业高质量发展贡献力量。