产学研用联合攻关，实现高压电缆屏蔽料专利全链条国产化示范

“百链千企”专利产业化推进工程典型案例

报送单位：南方电网科学研究院有限责任公司（高电压技术研究所）　　案例方向：产学研协同创新

一、案例背景

采用产学研用协同创新模式，南方电网科学研究院有限责任公司（高电压技术研究所）通过开展材料机理研究、微观结构调控、配方体系设计、产品试制、中试验证等系列工作，研发了具有完全自主知识产权的LK400高压电缆专用导电炭黑及WMP系列超光滑半导电屏蔽料，实现了我国110kV、220kV高压电缆关键屏蔽材料国产化。

项目开展“导电炭黑-半导电屏蔽料-高压电缆”全产业链专利布局，建立了高压电缆屏蔽材料成套技术标准体系，形成了适用于110kV、220kV陆缆及海底电缆等不同应用场景的专利产品系列。

通过“自主实施+联合转化”双模式推进专利产业化，充分发挥科研院所技术转化桥梁纽带作用，扩大转化应用范围，已建成2条年产2.5万吨导电炭黑产线及多条屏蔽料专用产线，产品批量供给多家头部电缆企业。专利转化辐射延伸至产业链上下游，带动导电炭黑、高分子材料、电缆制造全产业链协同发展，对应国内年市场规模超2.1亿元。

二、主要做法

围绕高压电缆屏蔽材料国产化目标，南方电网科学研究院有限责任公司联合高校、制造企业和应用单位，构建产学研用协同创新体系，主要做法如下。

（一）打通“产学研用”链条，构建协同创新体系。研发过程中联合四川大学开展材料机理研究与配方设计，与山东联科新材料合作导电炭黑产业化开发，与浙江万马高分子开展屏蔽料生产试制，和广东电网东莞供电局进行工程应用验证，形成“产-学-研-用”一体的产业链协同创新体系。围绕高压电缆屏蔽材料国产化目标，建立常态化联合研讨机制，同步推进导电炭黑与屏蔽料研发，分阶段完成小试、中试技术验证，打通从实验室研发到工程应用的全转化链路。

（二）攻克“卡脖子”技术瓶颈，实现产品性能突破。针对国产导电炭黑纯净度低、分散性差、批次稳定性差三大行业痛点，依托发明专利核心技术，系统开展四大关键技术攻关：一是开发高压电缆屏蔽料用导电炭黑材料体系，筛选原料油并建立品控指标；二是攻克杂质控制技术，通过原料油多级过滤、脱水脱盐预处理实现精细化杂质管控；三是突破分散性提升技术，筛选适配分散剂解决炭黑团聚难题；四是掌握批量化制备技术，优化反应炉结构及全过程工艺参数，保障产品批次稳定。成功研制LK400高压电缆专用导电炭黑、WMP系列110kV/220kV超光滑半导电屏蔽料两款产品，2024年11月同步通过中国机械工业联合会新产品技术鉴定，综合性能达到国际先进水平，彻底打破国外技术垄断。

（三）推进产线落地建设，跑出产业化“加速度”。依据专利工艺要求，完成原有设备升级改造，新建高压电缆半导电屏蔽料用导电炭黑专用生产系统、超光滑半导电屏蔽料净化生产线。同步编制标准化生产作业文件、全流程质量管控规范，配齐全套国标检测设备，建立原料入厂、过程巡检、成品第三方抽检闭环质控模式。产品经国家炭黑质量检验测试中心、国家电线电缆质量检验检测中心全项检测，各项性能指标对标进口同类产品，部分指标更优，批次稳定性良好，具备持续规模化供货能力。

（四）开展多场景示范应用，推动产品走向“大市场”。联动中天科技、宁波东方电缆、广州南洋电缆等主流电缆厂商，在不同VCV立式交联生产线上开展110kV交联聚乙烯绝缘电缆（1600mm²导体）、220kV三芯海底电缆（3×2500mm²导体，含软接头）试样试制，优化三层共挤、硫化、冷却全套加工参数。试制电缆全部通过国家级型式试验，验证了国产屏蔽料在不同生产线上的工艺适配性。依托区域高压电网、海上风电送出工程开展实地示范应用，持续收集运行数据，稳步推进专利产品市场化批量供货。

（五）构建专利标准体系，提升技术“含金量”。开展“导电炭黑-半导电屏蔽料-高压电缆”全产业链专利布局，形成核心专利保护网。对照GB/T 3780系列炭黑标准、GB/T 2951系列电缆材料标准等国标行标，同步编制企业技术规范，牵头形成行业专用标准，补齐国内高压屏蔽材料标准空白。全程委托国家级检测机构开展全项第三方比对测试，以检测数据反向迭代优化配方与生产工艺，确保国产产品力学、电学、热学指标对标甚至优于进口同类产品。

三、主要成效

（一）经济效益

技术成果转化成效显著。依托核心专利成功转化形成LK400导电炭黑、WMP1211_S、WMP1222_S屏蔽料两大系列产品，2024年11月同步通过中国机械工业联合会新产品技术鉴定，综合性能达到国际先进水平。第三方检测显示，LK400炭黑吸碘值、吸油值、比表面积等关键结构参数对标进口VXC500产品；220kV配套屏蔽料拉伸强度、热延伸、长期电阻率稳定性优于进口料，全部指标满足国标与高压电缆使用要求。

产业化产能稳步释放。现已建成2条年产2.5万吨导电炭黑专用生产线、多条超光滑半导电屏蔽料净化生产线，产线完成设备联调、工艺固化后逐步达产达标，可实现稳定批量生产，具备持续规模化供货能力。

市场应用成效突出。产品已批量供给中天科技、宁波东方电缆、广州南洋电缆等多家头部电缆企业，试制的110kV交联聚乙烯绝缘电缆、220kV三芯海底电缆（含软接头）全部通过国家级型式试验，在多款立式交联生产线上展现出良好的工艺适配性。

国产替代降本增效明显。国内110kV及以上高压电缆配套屏蔽料年需求超2万吨，对应专用导电炭黑年市场需求7000吨，市场规模超2.1亿元。国产化产品替代4-15万元/吨的高价进口料，大幅降低原材料采购、跨境物流及供货周期成本，有效压缩电缆企业生产成本，产业链整体盈利空间显著提升。

产业带动效应凸显。形成从导电炭黑原料到半导电屏蔽料再到成品电缆的高价值专利产业链，带动炭黑、高分子材料、电缆制造等上下游产业协同发展，推动国内高端电工材料产业整体升级。

（二）社会效益

打破国外技术垄断，保障产业链供应链安全。彻底终结了我国110kV、220kV高压电缆核心屏蔽材料长期依赖进口的局面，有效规避海外供应链断供风险，保障高压电网、海上风电等重点工程建设自主可控，维护国家能源安全。

支撑国家重大战略实施。服务新型电力系统建设，产品广泛应用于城市电网改造升级、海上风电送出工程等重大项目，支撑清洁能源大规模消纳，助力双碳目标实现。响应国家关键核心技术攻关号召，为电力装备国产化提供重要支撑。

完善行业标准体系。牵头构建高压电缆屏蔽材料成套技术标准体系，编制多项企业技术规范并推动形成行业标准，补齐国内高压屏蔽材料标准空白，为行业技术进步提供标准引领。

推动产业技术升级。带动国内导电炭黑、高分子材料、电缆制造等上下游产业协同转型升级，提升我国高端电工材料整体技术水平，推动电力装备制造业高质量发展。

四、典型意义

本案例打破了国外高压电缆屏蔽材料长期技术垄断，填补国内高压电缆专用导电炭黑及超光滑半导电屏蔽料技术空白，实现110kV、220kV陆缆及海底电缆全场景核心材料国产化，为电力关键高价值专利产业化提供可复制实践样板。

本案例创建了“电网科研院所+高校+制造企业+应用单位”四方协同创新体系，打通研发、制造、工程应用全链条壁垒，带动了导电炭黑-屏蔽料-电缆制造全产业链协同发展，对应国内年市场规模超2.1亿元。

本案例采用“自主实施+联合转化”双模式推进专利产业化，既解决材料企业技术痛点，也降低电网工程建设成本，快速提升国产屏蔽材料市场占有率。

本案例推动专利技术与标准深度融合，成果已纳入企业技术规范并推动形成行业专用标准，补齐国内高压屏蔽材料标准体系短板，进一步扩大了专利产品市场应用范围。整套转化模式可复制推广至电工绝缘、导电新材料等同类领域，以知识产权赋能电力装备高端化、产业链自主可控发展。

（本文依据申报单位填报材料整理编写，未对其中数据、事实及表述的真实性、准确性和完整性进行独立核实，相关内容以申报单位填报材料为准）