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产品应用 能源电力 电气设备用六氟化硫(SF6)替代物—全氟异丁腈(C4F7N)

电气设备用六氟化硫(SF6)替代物—全氟异丁腈(C4F7N)

2022-09-23 16

一、电力气体市场现状

六氟化硫(SF6)气体因具有高介电强度,在全球电气工业领域被广泛用于电气绝缘开关设备中,主要用作电气设备的绝缘和/或灭弧介质,包括SF6断路器、气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Metal Enclosed Switchgear,GIS)、负荷开关、气体绝缘输电管道(Gas Insulated Line,GIL)、变压器和互感器等。另外,SF6还可用作各种加速器、避雷器、X-射线设备、超高压蓄电器、同轴电缆和微波传输的绝缘介质。但同时,SF6是一种很强的温室气体,已被《京都议定书》列为受控的六种温室气体之一。寻找绝缘与灭弧性能与 SF6气体相当或更好的环境友好型气体来替代SF6成为一种趋势。

二、竞争产品情况

氮气(N2)/SF6混合气、二氧化碳(CO2)/SF6混合气、全氟酮类气体、三氟碘甲烷(CF3I)、八氟环丁烷(c-C4F8)、全氟异丁腈(C4F7N)等一些人造介质气体都作为潜在的SF6替代品的被相关学者进行了大量研究。各气体作为绝缘介质应用的优缺点,主要包括:

(1)CO2、N2和干燥空气属自然界常规气体,成本低、无环境影响,但这些气体的绝缘性能低于SF6气体,因此在中压电力设备中应用时需要优化电场分布、采用气固复合绝缘等技术。

(2)全氟酮类气体绝缘性能为SF6气体的两倍以上,且无温室效应,但其液化温度非常高,仅能与液化温度低的缓冲气体混合在户内条件下使用。

(3)CF3I气体绝缘性能略高于SF6气体,无温室效应问题,但其液化温度和成本均较高,无法单独使用,与液化温度低的缓冲气体混合后可应用于户外的一般场景,但会导致绝缘性能下降。

(4)c-C4F8气体绝缘性能略高于SF6气体,但其液化温度较高,无法单独使用,与液化温度低的缓冲气体混合后可应用于户外的一般场景,但混合气体的绝缘性能明显下降,且其全球变暖潜能值较高。

三、全氟异丁腈(C4F7N)的优势

C4F7N气体的绝缘性能为SF6气体的两倍以上,液化温度较高,但低于全氟酮气体,与液化温度低的缓冲气体混合后可应用于户外的一般场景,但其全球变暖潜能值高于全氟酮气体。

在众多的替代品中,全氟异丁腈因为其出色的绝缘与灭弧特性,在众多的潜在替代气体中脱颖而出。C4F7N是一种新型环保的绝缘、灭弧气体,温室效应指数(GWP100)仅1705,远低于六氟化硫(GWP=23900),可用于替代传统SF6绝缘气体,能够有效减少CO2的排放量,缓解环境全球大气温室效应问题。

四、未来的市场预期

我国国务院《控制温室气体排放工作方案》明确指出要进一步加大SF6等非CO2温室气体控排力度。新型环保气体绝缘介质的使用是解决输电装备制造业对强温室气体SF6依赖使用的根本之策。

另外,据中国能源报报道,国内2022年将大规模启动新一轮特高压建设,预计到2025年,特高压产业与其带动产业整体投资规模将达5870亿元。

据2022年3月5日长高成套“全氟异丁腈环保气体环网柜”技术鉴定会数据:在“碳中和、碳达峰”战略下,我国每年有近百亿元市场的环网柜急需环保方案替代,“全氟异丁腈环保气体环网柜”产品未来将有着广阔的市场。

整体来看,无论从替代空间,还是电力行业增长来看,C4F7N具有良好的发展前景。国外GE、3M等公司已经实现C4F7N混配气的应用,运行效果良好。目前,中国国内SF6年产量大约在15000吨左右,未来C4F7N作为SF6替代品,有较为广阔的市场空间。

宇极科技于2017年初已经完成了C4F7N的技术开发,2018年初完成10吨级中试实验生产装置的建设。该技术具有自主知识产权,解决了C4F7N依赖进口、价格高、供货周期长等一系列限制我国环保气体电气设备研制与开发的“卡脖子”问题。国产化的C4F7N向国内外众多高校、电力科学研究院以及电气设备制造公司全面提供,支持了多项环保电气电力设备在国内的应用及产品出口,实现了C4F7N产品“从无到有,从有到用”的突破。