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產(chǎn)品應(yīng)用 能源電力 電氣設(shè)備用六氟化硫（SF6）替代物—全氟異丁腈（C4F7N）

電氣設(shè)備用六氟化硫（SF6）替代物—全氟異丁腈（C4F7N）

2022-09-23 3142

一、電力氣體市場現(xiàn)狀

六氟化硫（SF6）氣體因具有高介電強(qiáng)度，在全球電氣工業(yè)領(lǐng)域被廣泛用于電氣絕緣開關(guān)設(shè)備中，主要用作電氣設(shè)備的絕緣和/或滅弧介質(zhì)，包括SF6斷路器、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Metal Enclosed Switchgear，GIS）、負(fù)荷開關(guān)、氣體絕緣輸電管道（Gas Insulated Line，GIL）、變壓器和互感器等。另外，SF6還可用作各種加速器、避雷器、X-射線設(shè)備、超高壓蓄電器、同軸電纜和微波傳輸?shù)慕^緣介質(zhì)。但同時(shí)，SF6是一種很強(qiáng)的溫室氣體，已被《京都議定書》列為受控的六種溫室氣體之一。尋找絕緣與滅弧性能與 SF6氣體相當(dāng)或更好的環(huán)境友好型氣體來替代SF6成為一種趨勢(shì)。

二、競爭產(chǎn)品情況

氮?dú)猓∟2）/SF6混合氣、二氧化碳（CO2）/SF6混合氣、全氟酮類氣體、三氟碘甲烷（CF3I）、八氟環(huán)丁烷（c-C4F8）、全氟異丁腈（C4F7N）等一些人造介質(zhì)氣體都作為潛在的SF6替代品的被相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究。各氣體作為絕緣介質(zhì)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，主要包括：

（1）CO2、N2和干燥空氣屬自然界常規(guī)氣體，成本低、無環(huán)境影響，但這些氣體的絕緣性能低于SF6氣體，因此在中壓電力設(shè)備中應(yīng)用時(shí)需要優(yōu)化電場分布、采用氣固復(fù)合絕緣等技術(shù)。

（2）全氟酮類氣體絕緣性能為SF6氣體的兩倍以上，且無溫室效應(yīng)，但其液化溫度非常高，僅能與液化溫度低的緩沖氣體混合在戶內(nèi)條件下使用。

（3）CF3I氣體絕緣性能略高于SF6氣體，無溫室效應(yīng)問題，但其液化溫度和成本均較高，無法單獨(dú)使用，與液化溫度低的緩沖氣體混合后可應(yīng)用于戶外的一般場景，但會(huì)導(dǎo)致絕緣性能下降。

（4）c-C4F8氣體絕緣性能略高于SF6氣體，但其液化溫度較高，無法單獨(dú)使用，與液化溫度低的緩沖氣體混合后可應(yīng)用于戶外的一般場景，但混合氣體的絕緣性能明顯下降，且其全球變暖潛能值較高。

三、全氟異丁腈（C4F7N）的優(yōu)勢(shì)

C4F7N氣體的絕緣性能為SF6氣體的兩倍以上，液化溫度較高，但低于全氟酮?dú)怏w，與液化溫度低的緩沖氣體混合后可應(yīng)用于戶外的一般場景，但其全球變暖潛能值高于全氟酮?dú)怏w。

在眾多的替代品中，全氟異丁腈因?yàn)槠涑錾慕^緣與滅弧特性，在眾多的潛在替代氣體中脫穎而出。C4F7N是一種新型環(huán)保的絕緣、滅弧氣體，溫室效應(yīng)指數(shù)(GWP100)僅1705，遠(yuǎn)低于六氟化硫(GWP＝23900)，可用于替代傳統(tǒng)SF6絕緣氣體，能夠有效減少CO2的排放量，緩解環(huán)境全球大氣溫室效應(yīng)問題。

四、未來的市場預(yù)期

我國國務(wù)院《控制溫室氣體排放工作方案》明確指出要進(jìn)一步加大SF6等非CO2溫室氣體控排力度。新型環(huán)保氣體絕緣介質(zhì)的使用是解決輸電裝備制造業(yè)對(duì)強(qiáng)溫室氣體SF6依賴使用的根本之策。

另外，據(jù)中國能源報(bào)報(bào)道，國內(nèi)2022年將大規(guī)模啟動(dòng)新一輪特高壓建設(shè)，預(yù)計(jì)到2025年，特高壓產(chǎn)業(yè)與其帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)整體投資規(guī)模將達(dá)5870億元。

據(jù)2022年3月5日長高成套“全氟異丁腈環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜”技術(shù)鑒定會(huì)數(shù)據(jù)：在“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略下，我國每年有近百億元市場的環(huán)網(wǎng)柜急需環(huán)保方案替代，“全氟異丁腈環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜”產(chǎn)品未來將有著廣闊的市場。

整體來看，無論從替代空間，還是電力行業(yè)增長來看，C4F7N具有良好的發(fā)展前景。國外GE、3M等公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)C4F7N混配氣的應(yīng)用，運(yùn)行效果良好。目前，中國國內(nèi)SF6年產(chǎn)量大約在15000噸左右，未來C4F7N作為SF6替代品，有較為廣闊的市場空間。

宇極科技于2017年初已經(jīng)完成了C4F7N的技術(shù)開發(fā)，2018年初完成10噸級(jí)中試實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)裝置的建設(shè)。該技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，解決了C4F7N依賴進(jìn)口、價(jià)格高、供貨周期長等一系列限制我國環(huán)保氣體電氣設(shè)備研制與開發(fā)的“卡脖子”問題。國產(chǎn)化的C4F7N向國內(nèi)外眾多高校、電力科學(xué)研究院以及電氣設(shè)備制造公司全面提供，支持了多項(xiàng)環(huán)保電氣電力設(shè)備在國內(nèi)的應(yīng)用及產(chǎn)品出口，實(shí)現(xiàn)了C4F7N產(chǎn)品“從無到有，從有到用”的突破。