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。