國(guó)家能源局消息顯示，2024年我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)新增3.7億千瓦，全球占比超過(guò)六成。如今，“雙碳”目標(biāo)的實(shí)施極大地推動(dòng)了“風(fēng)光”能源的迅猛發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)用電纜作為其中的重要支撐部分，隨著國(guó)家政策和市場(chǎng)形勢(shì)的變化，對(duì)于降本增效的需求愈發(fā)迫切，這進(jìn)一步推動(dòng)了鋁材料的應(yīng)用。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用電纜采用鋁合金導(dǎo)體趨勢(shì)正盛

我國(guó)是一個(gè)“富鋁缺銅”的國(guó)家，導(dǎo)致用于電流傳輸?shù)你~材價(jià)格偏高，風(fēng)機(jī)成本一直居高不下。近年來(lái)，為提高風(fēng)力資源的利用率并降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，越來(lái)越多的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)致力于尋找新的導(dǎo)體材料以減少銅材料使用，在此背景下，鋁合金電纜逐步興起。

目前，風(fēng)機(jī)固定敷設(shè)部分（塔筒）的電纜導(dǎo)體采用鋁合金已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。該電纜主要置于風(fēng)機(jī)塔筒中，作為塔筒中電力傳輸系統(tǒng)的固定敷設(shè)部分電纜通過(guò)銅鋁過(guò)渡端子和機(jī)艙內(nèi)扭轉(zhuǎn)電纜相連接，源源不斷地將電能傳輸出去。

由于我國(guó)眾多風(fēng)場(chǎng)分布在草原、沿海等空曠地區(qū)，風(fēng)大、氣溫溫差大。因此，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用鋁合金電力電纜必須具有良好的耐低溫性、耐氣候老化性、耐微生物性，以及對(duì)油品、化學(xué)品具有極好的耐腐蝕性，以適應(yīng)這種敷設(shè)條件。

風(fēng)電塔筒內(nèi)垂直固定敷設(shè)用鋁合金電纜在選型時(shí)，需要考慮一些特殊的要點(diǎn)。比如鋁合金導(dǎo)體的材質(zhì)，不同牌號(hào)鋁合金桿化學(xué)成分的差異對(duì)所制作的鋁合金導(dǎo)體長(zhǎng)期穩(wěn)定性有較大的影響，特別是與抗壓蠕變性密切相關(guān)；再比如鋁合金電纜導(dǎo)體與過(guò)渡端子的壓接質(zhì)量，其與電纜的長(zhǎng)期使用性能緊密相關(guān)，所應(yīng)避免壓接過(guò)緊損傷單絲而影響導(dǎo)體載流量，以及壓緊過(guò)松導(dǎo)致導(dǎo)體與過(guò)渡端子處接觸電阻增大而造成安全事故。

鋁合金電纜最早發(fā)源于北美市場(chǎng)，二十世紀(jì)六七十年代，美國(guó)南方線(xiàn)纜公司作為鋁合金電纜的最早發(fā)明者，在北美市場(chǎng)開(kāi)始大力推廣鋁合金電纜。鋁合金電纜主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、軍事基地、辦公大樓、住宅、酒店、超市、院校、體育場(chǎng)、醫(yī)院、工廠廠房等建設(shè)工程。

就實(shí)際性能來(lái)看，鋁合金電纜雖然并未提高純鋁電纜的導(dǎo)電性，但其彎曲、抗壓蠕變和耐腐蝕等物理、機(jī)械性能卻大大提高。換言之，鋁合金電纜更具經(jīng)濟(jì)性，且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。不過(guò)，鋁合金電纜技術(shù)含量高，生產(chǎn)裝備投資大，需要具有成熟的材料配方、生產(chǎn)工藝和人才才可能生產(chǎn)出合格鋁合金電纜產(chǎn)品。該行業(yè)門(mén)檻高，不專(zhuān)業(yè)、不具備實(shí)力和成熟生產(chǎn)條件的廠家難以參與。

目前，國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)東電纜有限公司、江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司、江蘇亨通電力電纜有限公司在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用鋁合金電力電纜的研發(fā)方面已有一定成果。比如在固定敷設(shè)系列使用中低壓型線(xiàn)鋁合金、緊壓圓形鋁合金等。

值得注意的是，為獲得優(yōu)異的耐扭轉(zhuǎn)性能，風(fēng)電塔筒內(nèi)扭轉(zhuǎn)段電纜仍在沿用單絲延伸率較佳的銅導(dǎo)體。由于鋁合金的強(qiáng)度和抗疲勞性能比銅的低，在長(zhǎng)時(shí)間的扭轉(zhuǎn)作用下，鋁合金導(dǎo)體可能出現(xiàn)一些預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，如導(dǎo)體斷絲、局部電阻增加引起電纜發(fā)熱和燃燒，甚至造成系統(tǒng)停止工作，給機(jī)組帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p害。不過(guò)，風(fēng)機(jī)扭纜部分的電纜導(dǎo)體也有使用鋁合金的趨勢(shì)，已有部分研究機(jī)構(gòu)正在驗(yàn)證鋁合金導(dǎo)體替代的可行性。

2023年3月，上海電纜研究所有限公司與湖南金龍科技集團(tuán)有限公司簽約合作開(kāi)發(fā)超大型風(fēng)力發(fā)電裝備耐扭耐鹽霧特種電纜技術(shù)，旨在破解鋁合金導(dǎo)體耐寒阻燃橡套電纜通過(guò)常溫扭轉(zhuǎn)10000個(gè)周期、-40℃低溫扭轉(zhuǎn)5000個(gè)周期的技術(shù)瓶頸。從而切實(shí)降低鋁合金風(fēng)能電纜的電能傳輸損耗、提升防腐蝕能力。

2024年11月，金龍電纜科技有限公司的《一種耐扭鋁合金風(fēng)能電纜及其制造方法》（專(zhuān)利號(hào)：ZL202410267198.3）發(fā)明專(zhuān)利，獲國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。為攻克“鋁合金芯電纜現(xiàn)有耐扭性能在風(fēng)力發(fā)電特殊工況下無(wú)法通過(guò)國(guó)標(biāo)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)”這一技術(shù)難題，該公司科研團(tuán)隊(duì)對(duì)鋁合金電纜抗扭性能進(jìn)行了深入研究。

團(tuán)隊(duì)根據(jù)各層導(dǎo)體在電纜扭轉(zhuǎn)時(shí)和靜態(tài)時(shí)不同受力情況，突破常規(guī)采取“內(nèi)中外”多層鋁合金導(dǎo)體成分設(shè)計(jì)及退火處理工藝，大力優(yōu)化了材料導(dǎo)電和力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了梯度化的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。新產(chǎn)品常溫扭轉(zhuǎn)和低溫扭轉(zhuǎn)性能高于標(biāo)準(zhǔn)要求，解決了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的急難問(wèn)題。鋁合金風(fēng)能電纜相比銅芯電纜，具有巨大的成本優(yōu)勢(shì)，可降低成本60%以上。

此外，行業(yè)有關(guān)專(zhuān)家還指出，在扭轉(zhuǎn)電纜系列中使用5類(lèi)鋁合金導(dǎo)體具有重量輕、易于敷設(shè)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但仍需要對(duì)鋁合金材料的配方進(jìn)行改進(jìn)，以提高材料的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)需要進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)體的絞合工藝。5類(lèi)鋁合金導(dǎo)體能否大規(guī)模用于耐扭場(chǎng)合，還有待進(jìn)一步運(yùn)行考核和驗(yàn)證。

鋁導(dǎo)體在光伏和海底電纜等方面應(yīng)用值得期待

近些年，隨著國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)資金的補(bǔ)貼遞減，為了降低光伏建設(shè)項(xiàng)目成本，不少企業(yè)又將目光瞄準(zhǔn)到了光伏系統(tǒng)用鋁合金電纜的開(kāi)發(fā)上，在保證系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全的前提下實(shí)現(xiàn)成本的降低。

光伏系統(tǒng)用鋁合金電纜機(jī)械性能良好，在相同載流量下能夠減輕電纜重量，具備耐臭氧、耐酸堿和耐環(huán)境氣候等耐外部環(huán)境性能，同時(shí)安裝時(shí)可直埋，也可用于多組件串并聯(lián)，有利于降低安裝成本。

目前，鋁合金電纜已在光伏系統(tǒng)交流側(cè)獲得廣泛應(yīng)用，在光伏系統(tǒng)直流側(cè)已開(kāi)始嘗試投入使用。不過(guò)，未來(lái)光伏系統(tǒng)用鋁合金電纜仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)，需進(jìn)一步解決鋁合金導(dǎo)體載流量偏小、抗拉強(qiáng)度偏低、耐彎曲性能較差、銅鋁連接不佳等問(wèn)題。

此外，行業(yè)有關(guān)專(zhuān)家提到，在高壓送出海底電纜線(xiàn)路上，國(guó)內(nèi)外也在嘗試推廣應(yīng)用鋁導(dǎo)體。比如丹麥某海上風(fēng)電場(chǎng)使用的220kV鋁導(dǎo)體海底電纜（運(yùn)行情況不明）、國(guó)內(nèi)廠家開(kāi)發(fā)的220kV鋁導(dǎo)體海底電纜等。

政策支持激發(fā)電纜產(chǎn)業(yè)“以鋁節(jié)銅”新動(dòng)能

近年來(lái)，我國(guó)鋁產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，已成為全球最大的鋁產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。鋁產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，2024年我國(guó)氧化鋁、電解鋁、鋁加工材和再生鋁產(chǎn)量保持世界第一，分別約為8500萬(wàn)噸、4400萬(wàn)噸、4950萬(wàn)噸和1050萬(wàn)噸，有力支撐了航空航天、新能源、新一代信息技術(shù)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2025年3月，工業(yè)和信息化部等十部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《鋁產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案（2025—2027年）》，明確將“以鋁節(jié)銅”列為擴(kuò)大鋁消費(fèi)的重點(diǎn)方向。其中包括民用建筑鋁合金電纜，光伏、風(fēng)電電站鋁導(dǎo)體電纜及銅鋁復(fù)合材料，電力電氣設(shè)備用銅鋁復(fù)合導(dǎo)電排，鋁及銅鋁復(fù)合電磁繞阻線(xiàn)，通信設(shè)施屏蔽材料，汽車(chē)熱交換器散熱片，冰箱、空調(diào)熱交換器換熱鋁管等應(yīng)用場(chǎng)景。

這一政策信號(hào)，無(wú)疑為我國(guó)電纜產(chǎn)業(yè)破解銅資源供應(yīng)難題、加速產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代注入了強(qiáng)勁動(dòng)能。

來(lái)源：上纜所傳媒