鋁合金電纜五大問題使其發展空間受限

2021-01-08 中國電力網
鋁合金電纜五大問題使其發展空間受限 作者:聞思 姜高工 發布時間:2016-09-05   來源:中國電力網

  鋁合金電纜高調進城市配電網,還要進軍城市的中壓系統,其強調的優勢就是價格比銅電纜低同時在增大截面的條件下也可以達到銅電纜的相同導電性能。這種說法的破綻在於它降低了品質的條件,在不同等的條件下大談低價競爭。如果品質降低同時價格也降低,這種材料是否應該進入涉及公共安全的領域就值得商榷了。

  與銅電纜相比,鋁合金電纜有以下五大幾乎無法克服的問題 :

  1. 與銅電纜相比鋁合金電纜品質明顯全面降低

  鋁合金電纜比銅電纜品質明顯降低,主要表現在六大技術指標全面低於銅電纜;中國導體鋁合金杆材品質提升尚待時日;中國連接端子不過關這三大問題.

  1)六大指標全面低於銅電纜

  六大指標即:1)導電率;2)抗張強度和抗蠕變能力;3)熔點;4)熱膨脹係數;5)抗氧化腐蝕;6)抗電化腐蝕。

  這六個指標正是導體輸送電力時安全和能效的保證,從這些指標來看,鋁合金不僅與銅相比相差甚遠,其與純鋁相比也並沒有顯著進步。

  2)中國導體鋁合金杆材品質提升尚待時日

  目前亞洲唯一能鑄軋3807 mm²鋁合金鑄坯連鑄連軋生產線是美國UMI電氣公司,它生產出的導體鋁合金杆材與中國國內只能夠鑄軋2400 mm²鑄坯連鑄連軋生產線生產出的鋁合金杆材的品質差距是不可否認的。這裡產生的問題是,如果大規模進口美國UMI導體鋁合金杆材,不僅價格提高,而且中國製造和中國市場拱手相讓並不是好的選項;如果不進口,國內鋁合金杆材品質又一時提升不上去,這是鋁合金電纜目前品質不能最優化的重要原因。

  3)連接端子是不可忽視的重大問題

  如今業內已披露了被刻意隱瞞八年的行業潛規則,即錯誤採用銅鋁過渡端子用於鋁合金電纜連接,而正確連接方案是採用與所連接的鋁合金電纜性能一致的鋁合金銅連接端子。因此目前階段任何宣稱具有鋁合金電纜技術的廠商,應提供《鋁合金電纜導體與鋁合金銅連接端子的鋁合金材料一致性檢查報告》,而目前的資料顯示,鋁合金連接端子技術還是由美國廠家掌握。

  在中國電纜企業真正掌握鋁合金-銅連接端子技術之前,要麼受限採購外國企業連接端子,要麼品質降低,非常不專業地以銅鋁連接端子替代專業鋁合金銅連接端子,其結果是鋁合金電纜品質極大降低、風險極大增加,同時價格也降低,也就是現在這種狀況。

  上述三大問題,如果加以時日,後面兩個問題會被中國企業逐漸克服,但即使如此,六大技術指標問題依然沒有解決,因此可以肯定地說鋁合金電纜替代銅電纜是品質降低和風險性上升條件下的替代,是中國式低價競爭的再一次逆襲。

  2.與銅電纜相比,鋁合金電纜不是環保、低碳、節能材料

  在環保、低碳、節能成為國策和國家約束性目標的條件下,用高能耗產品替代低能耗產品是否合適?銅電纜與鋁合金電纜相比其節能、低碳、環保的屬性是鋁合金電纜無法比擬的。表現在:

  1)鋁合金電纜導電率低損耗高

  銅和鋁電纜的壽命期總損耗表

項目

鋁或鋁合金

差值

年功率損耗
kW/km

64.11

64.98

0.87

年能耗
kWh/km

153864

155952

2088

壽命期耗
kWh/km

4616179

4678560

62640

  在壽命周期期間, 每一公裡鋁合金電纜損耗比銅電纜多出62640kWh.該數據來自國務院發展研究中心關於銅鋁資源的報告。

  2)銅電纜可以100%地回收繼續做銅電纜,而鋁合金電纜則不能循環為電纜,只能降級使用

  這兩者對碳排放量和能耗而言差別是非常巨大的,例如我國存量銅電纜到一定程度,在每年補充少量銅電纜的情況下,可以實現循環使用,一些發達國家已經是這樣做的。而如果使用鋁合金電纜,永遠要生產新的鋁合金電纜替代淘汰的鋁合金電纜。這種產能和碳排放的差別是無法比擬的。

  3)生產鋁合金電纜的能耗遠遠高於銅電纜

  根據國務院發展研究中心的報告數據,從採礦到選礦再到冶煉的銅生產過程中,每生產1噸陰極銅的能耗為1.6噸標煤,而從採礦到氧化鋁再到電解鋁,每生產1噸原鋁的能耗為3.5噸標煤,即原鋁單位能耗是陰極銅單位能耗的2.2倍。

  由於電網公司使用電纜的量非常大,使用兩種不同的電纜對國家的碳排量和能耗的影響是明顯不同的,這一點作為倡導節能、低碳、環保的兩大電網公司是必須考慮的。因此說是否採用鋁合金電纜不應被簡單看作一個技術問題,而是電網公司的戰略方向問題。

  3. 鋁合金電纜安全、可靠前提並不存在

  一些鋁合金電纜廠商拿北美40年使用鋁合金電纜無事故來證明鋁合金電纜的安全性和可靠性,但北美的實踐能否照搬到中國哪?

  1)北美鋁合金AA1350失敗的案例

  北美在電纜領域最早使用的是鋁合金AA1350,而且不僅用在居民電力傳輸,還用在了電網,但因為其性能不過關,事故頻發,後來都用銅電纜給替換掉了,因此說鋁合金電纜在北美使用40年無事故是不對的。

  後來的鋁合金AA8030在蠕變性等機械性能方面有了改進,但它的使用範圍被嚴格限制在民用領域,再也沒有進入到公共輸配電系統,北美這個限定,實際上已經說明了鋁合金電纜不適宜用在公共電網或中壓系統。

  2)安全可靠是有前提的

  北美鋁合金電纜使用可靠性高是建立在以下幾個條件上的:

  A.高品質導體鋁合金杆材;

  B.高技術的鋁合金連接端子;

  C.美國、加拿大完善的法律制度為用戶提供有力保障;

  D.地廣人稀、低密度的人口結構;

  F. 嚴格限制其使用範圍;

  G.只用幾家非常專業的生產廠商提供的合格產品

  3)目前條件下鋁合金電纜在我國使用必然事故頻發

  我國情況則與北美情況相差甚遠,高品質鋁合金杆材生產能力尚且不足,高技術鋁合金連接端子技術還沒有掌握,相關法律制度不夠完善,城市人口密度高,施工不規範現象比比皆是,許許多多電纜廠商都宣稱能提供鋁合金電纜,許多廠商還宣稱根本不需要專業的鋁合金-銅連接端子,在此背景下,還要擴大鋁合金電纜使用範圍到電網公司、城市配電網,這種說法和做法已經將安全性、可靠性的前提條件破壞殆盡。

  4)不承認差別,是事故的起點

  通過北美案例,我們應該看到我國與北美在電纜安全問題上的差別、差距和不足,如果以北美案例來證明中國鋁合金電纜是安全的,是極度不負責的。

  北美案例不僅不能證明鋁合金電纜在中國使用是安全的,它恰恰證明了鋁合金電纜不適合用在公共電網;北美案例還表明,經過了40年的發展,除了北美和個別地區如印度,鋁合金電纜在其它發達國家和地方都沒有發展起來,其市場空間是非常有限的,其技術是沒有先進性和被普遍認可的,其發展是沒有上升空間的,其高耗能的產業基礎和技術路線也是被歐盟國家所不採納的,它之所以能在北美存在是因為它適合了北美國家地廣人稀的區域性特點,僅此而已。

  4.鋁合金電纜隱性成本高

  鋁合金電纜價格低是因它沒有計算許多隱性成本,或者它直接將一些成本和代價轉移到了電網公司、用戶和全社會。

  a) 質量降低導致價格降低;

  b) 用2400 mm²鑄坯連鑄連軋生產線生產出的鋁合金電纜頂替3807 mm²鋁合金鑄坯連鑄連軋生產線生產出來的鋁合金導致的價差;

  c) 用非專業的鋁-銅連接端子替代專業的鋁合金-銅連接端子,從而在風險提高的基礎上降低了價格;

  d) 在沒有充分科學實驗和論證的基礎上,增大截面導致的許多成本沒有被計算在成本裡;例如電纜溝、隧道加大導致的成本,孔管加粗導致的成本增加,輔助材料增加的成本,電纜間隙變小導致的風險和成本等;

  e) 品質下降必然導致維護成本增加未被計算在內;而且,這一點對電網公司是至關重要的,但廠商在短暫的保質期後就解脫了責任。

  f) 品質下降導致事故率提高,給電網用戶造成的額外損失未計算;西安電纜溝著火事件可以看出,電纜問題已經不是簡單的電網公司內部的問題,它還涉及到城市居民的安危。

  g) 電網系統中,因增加電纜品種導致備料、加工設備、檢測設備增加的成本;

  h) 鋁合金電纜檢測困難,現場連接難度增加導致的成本上升問題沒有計算。

  總之,鋁合金電纜的成本降低一方面是銅鋁價格差異,另一方面是以降低品質為前提的,而品質降低,社會其它隱性成本必然隨之升高,只不過這些隱性成本往往不體現在鋁合金電纜廠家的成本表上而是轉移給了電網公司、用戶和社會。

  5.鋁合金電纜發展空間受限、前景堪憂

  鋁合金電纜因其特點導致了它是一款非常尷尬的產品,對下它價格比純鋁電纜高,因此替代純鋁電纜空間受限;對上它性能不如銅電纜,因此無法真正大量替代銅電纜,它是一個典型的中間產品。

  在大量使用電纜的城市配電網中,因為涉及到城市、居民、企業安全問題,鋁合金電纜使用範圍將受到極大限制。如果向農村發展,鋁合金電纜與純鋁電纜相比沒有價格優勢,而且架空線和純鋁導體無疑是比鋁合金電纜更經濟的選擇。

  另外,鋁合金電纜製造投資巨大,非大企業如美國的UMI,通用等不足以支撐其發展。中國目前這種萬馬奔騰搞鋁合金電纜是一種近似於狂躁的行為,最終大家會發現在這個狹窄的市場空間裡面根本容納不下這麼多企業。

  [結論]

  鋁合金電纜這個幾乎被主流國際社會淘汰和邊緣化的中間技術和中間產品在中國之所以掀起巨浪滔天,是因為有人將鋁合金電纜對純鋁電纜的某些優勢(例如在機械性能方面的改進)和對銅電纜的部分優勢(例如重量輕和價格低)混淆起來一起說事,把銅、鋁、鋁合金三者的指標和標準攪和的渾濁一片,結果是鋁合金電纜就被宣傳成了具有「革命性和技術先進性的高科技產品」。

  總之,鋁合金電纜是一款既替代不了銅電纜也替代不了純鋁電纜,發展空間受限,技術前景暗淡的中間技術和中間產品。

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