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                智能电网的实现需要?安全可靠的铜电缆

                    当今技术,经济及制度的发展为增进人类社会福祉做出了巨大的贡献,同时也带来了严重的问?题,如气候变?化,能源与环境问题等。为了应对气候?变化,实现可持续发?展,从全世界范围来看,当前能?源结构必须尽快做出调整和改变。
                 
                    以风电和太阳能?为代表的可再生的低碳能源是未来?能源发展的方向。对这类能源,一般都是先将其转?化为二次能源-电力,然?后再对其加以利用。预计,越来越多的能源接入电网,电力将会成为?未来能源的主线。而电网作为连接?电力生产和消费的中介,在其中扮演着极其重要的不?可或缺的角色。
                 
                    伴随着能?源市场的自由化,能?源交易主体的多样化,电网?的结构和功能将日益趋于复杂。当下电网的发?展正面临一个矛盾:一方面,随着可再生能源分布式发电的接?入,网络拓扑结构?的变化,电力系统的潮流变化越发复杂多变?;另一方面,随?着经济发展,人们对生活品质和生活体验?会更加苛求,从而对?电力系统连续安全可靠供电的要求越来?越高。
                 
                    为应对电力需求的复杂性,提高经济?性,增进安全?性,智能电网是?电力系统的发展方向。智能电网的建设是解决上述问题的一个有?效途径。它既是当前电?力系统变革的要求,也是未来经济高效的组织形式所需的构架基?础。
                 
                    中国城市?化进程在迅速发展中,城市用电结?构发生了根本性变化,对电力提出了全新的挑战。现在城市用电的负荷特性和以前有很大的不同?。未来风电、太阳能等新能源接入的比例增加,电动汽车以及分布式发电的发展?,也会使得?电网更加复杂?。系统越复杂,安全事故?的影响就越大,整个社会为其付出的成本就?越大。理所当然,那时对系统韧性和抗事?故能力的要求将会越高。可以通过改变系统的构建??,如建设智?能电网,来提高其可靠性。
                 
                    在目前我国电力系?统逐渐升级,向坚强化和智能化方?向发展的大背景下,在城市配电网的发展建设中,却出现了一种所谓“以铝代铜”的口号。这是极?其不可取的。其实质?上是一种误导,需要被?认清。通过?分析会发现,若是大量铝合金电缆进入配电系统,不仅会为?智能电网建设带来隐患,也会出现?与智能电网建设目标相违背的结果。国务院发?展研究中心资源与环境政策研究所发布的《我国铜铝资源在电力电缆市场?应用战略规划研究》研究报告),通过对铜铝铝合金导?体、电缆的多方面的比较分析的出了?不宜在电力传输?领域“以铝代铜”的结论。具体一些数据见附表。
                 
                    电网运行经验表明,电力电缆的故?障80%发生在接头部位。在这一点上,铜具有铝及铝合?金无可比拟的优越性,即使受?到氧化,生成的氧化铜仍是优良导体,能够保证接头和端子的电连接?性能;而铝?合金电缆即使有良好的施工工艺保障,在接头或端子部位受到氧化后,生成的氧化铝是绝缘体,会导致接头或?端子导电性劣化,从而加剧接头或端子发热从而使氧化更加严重。如?此恶性循环,从而?发生电缆系统故障。若考虑到未来,有可能?有电动汽车以及新能源的接入时,电网末端负荷波?动频繁,潮?流幅度变化剧烈,使得接头端子处温度波动大,频繁出现热胀冷?缩,不同材料端子接触的热稳定性问题可能还会凸现。
                 
                    很多的电力事故都伴随有?火灾发生。一般电力电缆发生火灾,起初?表现为由于产生过量的焦耳热而导致温?度异常升高。常见的起因有电缆的接头电阻增加,绝缘层老化,对地漏电或线间漏?电等等。而电缆温度增加?又会加剧产生温度的原因,形成正反馈,导致电缆在?火灾面前相当脆弱。电缆火?灾一旦发生,则火势凶猛,蔓延迅速,在燃烧时会发?生大量的有害气体,造成扑救困难?。不仅着火电缆回路受到影响,还将会影响到电缆沟内的其他电缆。电?缆烧坏后,修复时间长,损失严重。
                 
                    若电网的保护系统控制得不够好,或未能正常工?作,还会导致事故的影响进?一步扩大。电网中压系统电缆负荷高,出?现故障时,影响范围?更大。如果电网的结构和潮流分布设计的不够合理,同时事故又发生在电网的负荷高峰期,那么就极有可能会导致?电网逐级解列,更有甚者还可能会引发区域性的大面积停电,形成重大电?力事故,损失将?难以估量。所以应该尽?可能地预先采取措施来降低事故风险,做到防患于?未然。
                 
                    其他事?故引起的火灾也对配电系统产生挑战。铜电缆的?防灾、抗灾能力大大优于铝合金电缆。铝合金电缆?在耐高温性能方面性能弱,铝的熔融温度?为 660℃,而铜可达1080℃,在高温环境中使用的耐火电缆?要求要在经受750℃~1000℃作用下?仍能维持通电的功能。
                 
                    另外,由于铝的电导率低,为了获得和?铜电缆相当的导电能力,需要将电缆截面提高到约铜?电缆的1.6倍。然而,目前城市电缆的通道无论是地上还是地下都受限,有限的通道资源铺设的电缆越来?越多,越来越密,在此情况下如再?用加大截面的铝合金电缆,几乎不可行,如强行使用会导致?电缆间距越来越小,散热能力?下降,通道或电缆沟温度越来越高,构成极为严重的?安全隐患。
                 
                    现在已?经出现很多由于电力基础设施的质量不过硬,会导致后期电网的运行和维护成本急剧增加?的情况。随?着中国人口老龄化的到来,未来人力资本的成本将会上升,电网系?统运维成本的问题更加需要引起重视。当下?智能电网建设中,这个教训应该吸取,避免不得?不用铜电缆再替换铝电缆。
                 
                    电缆作为智能电网的物理?层基础,扮演?的作用会越发重要,它的品质是整个系统顺利运行的基本保障。在智能电网?配电系统建设中,若只是出于投?资成本的考虑而引入铝合金电缆,无论如何都不是一个明?智的选择。提高系统的可?靠性,应该从最基础的物理层做起。
                 
                    智能电网的一个目标是通过?交易机制设计,提高电?网的能效,增加其经济性,简单的说就?是“消峰填谷”,从而实现促进电?力经济性提高。这?类经济性是以安全性和可靠为前提的。因为安全性?和可靠性不过关,对经济性的?追求将失去基础。
                 
                    在国际上我?们也可以看到,在经济?发达,对电力安全可靠性和电能质量要求?高的国家,如日本,其配电系统很少使用铝质电缆;而经济相对落后,对供?电连续性和电能质量要求低的国家,如印度,出于投资成本考虑才比?较多的使用铝制电缆。未来中国社会经济水平还将快速提高,所以经济考量不应该成为当前电?力基础设施建设的首?要因素。总之,基于更宏观的考量可以发现,除了?初期的投资建设成本比较低,铝合金电缆在电缆的?整合生命周期中,在整个配电网系统的运行中,并不具备单独的成本优势。如果再考虑到安全可靠以?及电网本身产生?的综合社会效益,铜电缆无疑是最优的选择。
                 
                    智能电网?的目标应该是安全,可靠,高效,低碳,经济。为了降低?事故发生的风险,降低整个生命周期中的电缆成本,减少损耗,提高能效和供电?质量,在智能电?网建设中应该首选铜电缆而非铝合金电缆。