中國工業(yè)要做強，就不能用低品質(zhì)材料替代高品質(zhì)材料，中國要走節(jié)能環(huán)保道路，就不能用高耗能材料替代低耗能材料，中國城市要提高安全保障度，對人民生命負責，就不能用低安全度材料替代高安全度材料，中國電網(wǎng)要走向世界，建立世界能源互聯(lián)網(wǎng)和堅強電網(wǎng)，就必須選用好的導體材料而不是便宜的導體材料，中國工業(yè)要實施2025計劃，就需要樹立全生命周期管理理念而不能只重視價格而忽視質(zhì)量。從資源戰(zhàn)略角度考慮，中國越進口銅則對外界依賴越少，因為銅可以循環(huán)使用。因此說，在電力行業(yè)以鋁代銅或以鋁節(jié)銅與中國國家利益和大眾利益是逆向而行。在配電網(wǎng)中，除了在對線纜的重量因素和機械強度要求高，對可靠性和抗災能力要求低的一些特殊領(lǐng)域外，我們不支持以鋁合金電纜取代銅電纜。本文從八個方面說明在電力行業(yè)推行以鋁代銅或以鋁節(jié)銅與國家強國政策和城市堅強電網(wǎng)的基本導向不符。
1.與節(jié)能減排政策要求不符
中國的資源稟賦決定了煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導地位的格局將會長期不變。煤炭的利用會對環(huán)境造成很大的影響，為了應對和減少這種影響，將煤炭轉(zhuǎn)化為電力是最優(yōu)的選擇。預計到2020年，電力消費將超過8萬億千瓦時。電網(wǎng)作為電力生產(chǎn)和消費的中介，在節(jié)能減排中的角色是必須要考慮的。 節(jié)能減排是我國的一項基本國策，也是實現(xiàn)我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，作為電力使用大戶的電力企業(yè)，更應對這個問題加以重視，節(jié)能減排就是要采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的措施，來提高能源的利用效率，最大限度地減少能耗。 電纜是否節(jié)能環(huán)保，要看電纜核心指標即導電率和電阻，如果銅的導電率是100%，鋁合金電纜的導電率僅為銅的61.2%。據(jù)《電網(wǎng)設備金屬材料監(jiān)督與檢測》一書提供的資料，同為標稱120mm2截面的導體，在20℃時，銅導體的電阻不大于0.158Ω/km，而鋁合金導體為0.249Ω/km?？梢姡谙嗤孛嫦落X合金電纜的線損率要明顯高于銅電纜。
另外，據(jù)英國巴斯大學的G.P.Hammond和C.I.Jones對電網(wǎng)中使用的不同的原材料在生產(chǎn)和使用過程中所包含的能耗進行了深入的比較研究，如表1所示?？梢钥闯?，金屬鋁在生產(chǎn)和使用過程中的能耗約為銅的3倍。
鋁和鋁合金電纜在生產(chǎn)和使用中所消耗的能源比銅電纜高的多，因此從節(jié)能減排角度看。作為一個替代材料，鋁合金電纜是用高耗能材料替代低耗能材料（銅電纜），這與國家基本國策是矛盾的。
2.與城市安全政策不符，偏離了提高城市安全的緊迫需求
中國城市建設過程中曾經(jīng)對質(zhì)量、標準、材料要求不嚴，導致城市重大事故頻發(fā)。習近平主席指出：“人命關(guān)天，發(fā)展不能以犧牲人的生命為代價。這是一條不可逾越的紅線?！背鞘邪踩c城市居民生命的保護，今后將成為城市建設中的重要政策訴求。 銅電纜的防災、抗災能力大大優(yōu)于鋁合金電纜。鋁合金電纜在耐高溫性能方面性能弱，鋁的熔融溫度為 660℃，而銅可達1080℃，在高溫環(huán)境中使用的耐火電纜要求要在經(jīng)受750℃～1000℃作用下仍能維持通電的功能。銅電纜這種耐高溫的屬性，在火災情況下，構(gòu)成了大眾生命的保障線。 電網(wǎng)運行經(jīng)驗表明，電力電纜的故障80%發(fā)生在接頭部位。在這一點上，銅具有鋁及鋁合金無可比擬的優(yōu)越性，即使受到氧化，生成的氧化銅仍是優(yōu)良導體，能夠保證接頭和端子的電連接性能；而鋁合金電纜即使有良好的施工工藝保障，在接頭或端子部位受到氧化后，生成的氧化鋁是絕緣體，會導致接頭或端子導電性劣化，從而加劇接頭或端子發(fā)熱從而使氧化更加嚴重。如此惡性循環(huán)，從而發(fā)生電纜系統(tǒng)故障。 因此在選擇這種涉及千家萬戶和城市安全的電纜材料時，決策者是否應有憂患意識？使人民的生命與財產(chǎn)不受到因追求低價格高利潤而導致危險系數(shù)大幅度增加。習主席說“我為什么經(jīng)常講底線思維？就是要求充分準備，要有戒懼之心，要有憂患意識，有的事萬一發(fā)生了怎么辦，然后對萬一要有所防范.”
3.與電網(wǎng)公司配電網(wǎng)安全政策取向不相吻合
對電力系統(tǒng)來說，安全性總要優(yōu)先于經(jīng)濟性。因為安全性和可靠性不過關(guān)，經(jīng)濟性將無從談起。 供電可靠性是衡量供電質(zhì)量的主要指標。國家電網(wǎng)公司在《“十二五”配電網(wǎng)規(guī)劃(技術(shù)原則)指導意見》中要求直轄市、省會城市、計劃單列市的市區(qū)部分，供電可靠率要達到99.99%以上，核心區(qū)要達到99.999%，即全年停電時間不超過5分鐘，地級市也要達到99.93%以上。就是當某一用戶的供電線路發(fā)生故障時，配電網(wǎng)絡必須在很短的時間內(nèi)立即切換到相鄰線路，保證對用戶不間斷供電。這條相鄰線路除承擔自身負荷外，還必須承擔切換過來的負荷，這就要求網(wǎng)絡中的每一條供電線路必須具備較強的供電能力，也就是導線的載流量要足夠大。 要滿足上述要求，除了要有完善的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)外，優(yōu)良的設備和線路必不可少，由于同截面的銅芯電纜要比鋁芯電纜允許的載流量(能夠通過的最大電流)高30%左右，為滿足城市供電可靠性要求，城市配電網(wǎng)廣泛采用銅芯電纜。 鋁制電纜的安裝要求很高，如果安裝做不好就更容易出現(xiàn)事故。另外，鋁合金電纜故障維修復雜，耗時比同等的銅電纜要長，這無疑會進一步降低電網(wǎng)的供電可靠性。隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們對生活品質(zhì)和生活體驗會更加苛求。試想如果鋁合金電纜因低價而進入城市配電系統(tǒng)，故障頻發(fā)不僅會給城市居民生活帶來不便，甚至會安全堪憂。習主席強調(diào)“要強化央企的安全生產(chǎn)責任。央企是起帶頭作用的，履行安全生產(chǎn)責任應該走在最前面”。
4.不符合“資產(chǎn)全生命周期管理體系”選擇最優(yōu)產(chǎn)品的原則
國家電網(wǎng)“資產(chǎn)全生命周期管理體系”規(guī)定“在招、投、標評標方面，綜合考慮資產(chǎn)全壽命周期成本，以性價比最優(yōu)為目標，加大質(zhì)量評審要素權(quán)重，優(yōu)化評標規(guī)則，按照選優(yōu)選強的原則” 按照上述原則，鋁合金電纜在導電性、電阻率、安全性、耐高溫性能等核心指標全面低于銅電纜，而全生命周期的成本與銅基本持平。荷蘭的WimBOONE和德國的ArnavKACKER在其“以生命周期視角廣泛比較銅芯電纜導線或鋁芯電纜導線”中通過生命周期成本分析（LCCA）得出以下結(jié)論： 1）銅制電纜與鋁制電纜間的成本差異在其運營期已大幅減少。在所有情況下，運行期內(nèi)的成本差異在3%左右，且在某些情況下，銅制電纜甚至成為了最低的生命周期成本。 2）表2和表3表明，如果僅考慮一次性投入和采購成本，鋁合金電纜和鋁材料無疑具有巨大優(yōu)勢，但從銅鋁電纜的全生命周期成本分析，銅與鋁的成本幾乎沒有什么差別，而與鋁合金電纜比較銅電纜從全生命周期成本角度更是優(yōu)于鋁合金電纜。
在現(xiàn)有運行的電網(wǎng)中，因初期設備投資成本壓低，購買的設備質(zhì)量差，從而導致其運行和維護成本成倍（或數(shù)倍）增加的情況不乏其例。隨著中國人口老齡化的到來，未來人力資本的成本將會上升，電網(wǎng)系統(tǒng)運維成本的問題更加需要引起重視。
5.以鋁合金電纜節(jié)銅是沒有國家資源儲備為基礎的主觀臆想
中國鋁資源并不富裕，說“中國富鋁缺銅”是一個不符合中國實際情況的誤導性概念，現(xiàn)實情況是中國鋁礦大量進口，用于維持中國過剩的鋁加工能力；中國鋁礦的儲采比僅為6-7年，而中國石油的儲采比為10年，銅的儲采比為16-17年。 中國鋁土礦資源雖然比較豐富，但以一水硬鋁石型為主，鋁硅比偏低，氧化鋁生產(chǎn)成本高，國內(nèi)的鋁土礦不能滿足快速增長的需求。 2000年我國氧化鋁生產(chǎn)成本為1440元/噸，合173美元/噸，大大高于世界平均成本142美元/噸。中國鋁土礦過度開采并大量進口。
中國2008年進口的鋁礦已經(jīng)到達了總需求量的28%，到2013年底達到了43%。鋁土礦供應缺口到2020年預測將達到60-70%，對世界市場依賴程度將進一步增加。中國鋁土礦過度開采，儲存量快速降低。
中國鋁的儲采比急劇下降，從2003年的27.5年急劇下降到2013年6.6年，而中國石油的儲采比長期穩(wěn)定在10年左右，而銅礦的儲采比為16-17年左右。因此以鋁節(jié)銅這樣的口號，是沒有資源儲備基礎的。鋁對國外采購的依賴程度已經(jīng)高于石油和銅。相比較而言，由于銅是可以100%循環(huán)使用的，隨著中國進口銅的不斷積累，中國積累的銅資源越來越豐富，形成了巨大的城市礦藏，對國外進口的依賴程度反而逐年降低。
6.鋁合金電纜與城市發(fā)展需求無法匹配
中國城市化進程在迅速發(fā)展中，城市用電結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化，對電力提出了全新的挑戰(zhàn)。 過去城市居民用電主要是照明和家用電氣，但現(xiàn)在用電采暖，用智能擦地機，用電除塵器，用電動汽車；高層住宅、現(xiàn)代化娛樂商業(yè)一體化中心、現(xiàn)代辦公自動化設備等對電力提出的需求依然是在快速變化之中。為了應對電力需求的快速發(fā)展和變化，電力設計中都采用最大裕量來設計，即便如此也未必能滿足城市發(fā)展的需求，在銅芯電纜尚且還需用最大裕量來設計時，如果換成截面比銅大1.6倍的鋁合金電纜，再加一定比例的裕量，這是不可想象的，也是無法實現(xiàn)的?，F(xiàn)在城市用電的負荷特性和以前有很大的不同。未來風電、太陽能等新能源接入的比例增加，電動汽車以及分布式發(fā)電的發(fā)展，也會使得電網(wǎng)更加復雜。系統(tǒng)越復雜，安全事故的影響就越大，整個社會為其付出的成本就越大。理所當然，那時對系統(tǒng)韌性和抗事故能力的要求將會越高?？梢酝ㄟ^改變系統(tǒng)的構(gòu)建，如建設智能電網(wǎng)，來提高其可靠性。電纜作為智能電網(wǎng)的物理層基礎，扮演的作用會越發(fā)重要，它的品質(zhì)是整個系統(tǒng)順利運行的基本保障。
綜合考慮可以發(fā)現(xiàn)，除了初期的投資建設成本比較低，鋁合金電纜在電纜的整合生命周期中，在整個配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行中，并不具備單獨的成本優(yōu)勢。如果再考慮到安全可靠以及電網(wǎng)本身產(chǎn)生的社會效益，銅電纜無疑是最優(yōu)的選擇。
7.以鋁節(jié)銅與環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策不符
一個國家的產(chǎn)能規(guī)模應該建立在資源可持續(xù)的基礎上，而中國鋁加工能力遠遠超出了資源供給和保障能力。 電解鋁、鐵合金、電石、燒堿、水泥、鋼鐵是中國重度耗電的行業(yè)，而且還是重度產(chǎn)能過剩的行業(yè)，目前中國電力還重度依賴煤的狀況下，鋁加工耗電的同時，也對環(huán)境造成了嚴重的污染，現(xiàn)在鋁合金電纜被冠以節(jié)能環(huán)保、技術(shù)革命等等標簽，在電力行業(yè)對銅進行大規(guī)模替代，其實質(zhì)是用一種高耗能材料代替一種低耗能材料，是用低安全度材料代替高安全度材料，是用低價格高利潤替代品質(zhì)與安全，這是對新常態(tài)下的注重環(huán)境的產(chǎn)業(yè)政策的嚴重的偏離。
另一個問題是中國鋁加工是比較低附加值的產(chǎn)業(yè)，大量進口鋁礦石，然后加工出口，換取微薄的利益，同時以犧牲環(huán)境為代價，這種模式已經(jīng)被證明無以為續(xù)。在上述種種情況下，任何將以鋁節(jié)銅的企圖都是與國家產(chǎn)業(yè)政策逆向而行。
8、應該吸取電力行業(yè)以鋁代銅的歷史教訓
上世紀50年代，由于銅是戰(zhàn)略資源，比較緊缺，我國提出“以鋁代銅”的方針，電纜行業(yè)除高壓電纜外，一般都采用鋁導體電纜。 到80年代中期，鋁導體電纜在運行中出現(xiàn)一些事故，發(fā)生事故的部位多數(shù)在鋁導體連接點，因為鋁是比較活潑的金屬，其表面容易生成氧化鋁，鋁導體電纜線路如果連接點處理不好，會導致接觸電阻增大，接觸點發(fā)熱，造成接點溫度升高，形成惡性循環(huán)直到燒壞，從而釀成事故。特別是戶外終端的鋁導體鏈接引線，更容易發(fā)生燒斷事故。在多根并列運行電纜之中，各條電纜由于接觸電阻的異差，可能造成電流分配極不均衡，甚至會出現(xiàn)某條電纜上的負荷接近于零的現(xiàn)象，引起其它條電纜嚴重過載造成事故，并縮短電纜運行的壽命。 在各地鋁導體電纜頻頻發(fā)生事故的情況下，為確保電纜線路安全供電，提高電力可靠性出發(fā)，八十年代后期起在國家和行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準中，對鋁導體電纜的應用進行了限制。例如，在國家標準GB50217-2007《電力工程設計規(guī)范》3.1條款中，規(guī)定在6種情況下電力電纜應選用銅導體：上海市電力公司《上海電網(wǎng)若干技術(shù)原則的規(guī)定》中，明確規(guī)定新建城市電網(wǎng)工程應用銅芯電纜，就連民用建筑的有關(guān)規(guī)定中也要采用銅芯電纜，這樣全國各地行業(yè)基本上停止使用鋁芯電纜。
鋁合金電纜雖然比純鋁在某些方面略有改善，但并沒有實質(zhì)性的顯著進步，其導電性、電阻率等核心指標并沒有比鋁提高，所謂稀土鋁合金是革命性進步，不過是一個被炒作的概念。在這種情況下再次提出以鋁代銅或以鋁節(jié)銅，從而再次修訂已經(jīng)成熟的電力電纜規(guī)范、標準等，這無疑是歷史教訓的重復上演。
總之，中國工業(yè)要做強，就不能用低品質(zhì)材料替代高品質(zhì)材料；中國要走節(jié)能環(huán)保道路，就不能用高耗能材料替代低耗能材料；中國城市要提高安全度，對人民生命負責，就不能用低安全度材料替代高安全度材料；中國電網(wǎng)要走向世界，建立世界能源互聯(lián)網(wǎng)和堅強電網(wǎng)，就必須選用好的材料而不是便宜的材料；中國工業(yè)要實施2025計劃，就需要樹立全生命周期管理理念而不能只重視價格而忽視質(zhì)量；從資源戰(zhàn)略角度考慮，中國越進口銅則對外界依賴越少，因為銅可以循環(huán)使用，而進口鋁則不行。
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