3M公司宣布停止C4和C5气体
时间：2023-03-24 阅读：925
一、事件：PFAS的兴起与退出？
2022年12月20日，美国3M公司宣布将于2025年年底停产58种全氟烷基和全氟烷基物质（Per/polyfluoroalkyl substances, PFAS）产品，其中包含全氟（C4F7N，3M Novec 4710）、全氟戊酮（C5F10O，3M Novec 5110），以减少或消除PFAS对气候环境和生态健康的影响。PFAS是一系列的合成有机氟化物总称，其在多个行业如芯片制造、灭火剂、油漆、防水剂等获得了广泛应用，但PFAS生产和使用环节所带来的环境威胁引发了环保组织及政策制定者的关注。
而此次停产涉及到的C4F7N、C5F10O自2015年由3M联合通用电气（GE）、ABB等推出以来，获得了国内外学者的广泛关注。特别是针对其绝缘、稳定及分解、材料相容、生物安全性等方面的研究，证实了其具备作为绝缘介质替代SF6应用于中、高压设备的潜力。但作为灭弧介质应用于断路器、负荷开关等场景时，这两类气体仍存在瓶颈，尤其是固体析出、毒性分解产物、重复开断性能不足等问题。尽管如此，通用、ABB等自2016年起已在欧洲多国实现了C4F7N、C5F10O混合气体145kV GIS、420 kV GIL、24kV 开关柜等设备应用，国内近年来也研发了C4F7N/CO2混合气体开关柜、GIS、CT等设备并实现示范运行。
二、3M停产？是挑战也是机遇
3M宣布停产C4F7N、C5F10O对我国气体绝缘输配电装备产业发展既是机遇也是挑战。一方面，国内早在2019年已实现C4F7N的自主化生产，且C4F7N、C5F10O目前仍未获得大规模推广应用，因此我国对两类气体的需求量仍较低，受3M停产影响应该并不大。另一方面，3M宣布停产PFAS警示我们要进一步探索SF6替代的新路径、新方案。2022年欧盟也提出了含氟温室气体法规修正案，要求中、高压电力设备中禁止使用GWP>10的含氟气体，仅当有证据证明存在技术困难时可使用GWP小于2000的含氟气体（表1所示）。表1 欧盟含氟气体修订案对GWP>10气体限制使用期限电压等级 | 禁用时间 |
≤ 24 kV | 1st January 2026 |
≤ 52 kV | 1st January 2030 |
≤ 145 kV, 50 kA | 1st January 2028 |
> 145 kV, 50 kA | 1st January 2031 |
为实现输配电装备产业可持续发展，一方面，采用干燥空气搭配真空断路器这一无氟方案被提出，并已实现145kV/40kA 的GIS研发及应用；另一方面，具有更低GWP值、安全和绝缘性能的新型环保绝缘气体有望被推出，以解决空气绝缘在更高电压等级和容量下的技术瓶颈。需要指出的是，3M中国明确指出C4F7N、C5F10O的停产并不意味着其否定了两类气体，而是基于美国政府不断变化的PFAS外部监管环境、可持续发展的考虑。实际上，PFAS所涉及的58类电子氟化液或气体目前在芯片制造、灭火剂、电力等领域均获得了广泛应用，3M在2025年前仍将继续生产上述PFAS产品，同时尽可能推出新型替代方案，以避免相关PFAS限制政策的潜在负面影响。对于我国输配电装备领域未来发展而言，我们需要坚持独立自主的技术路线，科学合理地评估C4F7N、C5F10O等已有环保绝缘气体综合性能，在明确其应用场景、条件的基础上开发相关设备，同时设计推出新气体并应用新技术以推动输配电装备产业绿色低碳发展。另外，我国未来需要强化PFAS生产、应用及废气处置等领域的管控，避免其环境和健康危害。
点评：未来中压环保柜主要以干燥空气或氮气搭配真空断路器的无氟方案；GIS/GIL将逐步推广SF6/N2混气方案，最终目标无氟时代；
西门子能源的干燥空气GIS
