國務院發展研究中心谷樹忠專訪:理性看待銅鋁替代問題

發布時間:2016-09-30 09:54    來源:鋁加工網
 

關鍵詞:鋁合金電纜 銅鋁資源 國務院發展研究中心 谷樹忠 銅鋁替代

摘要:國務院發展研究中心谷樹忠研究員說,用鋁電力電纜替代銅電力電纜,將對保護環境、解決總體產能過剩等社會綜合效益方面帶來負面影響。“以鋁節銅”、“以鋁代銅”,也違背了市場與用戶的需求,且不利于我國銅工業和鋁工業轉型升級、提質增效、健康發展,甚至會打破有色金屬領域的供求平衡,影響我國戰略資源的安全保障。

  礦產資源消費有其自身的規律性,要理性慎重看待銅鋁替代問題

  一段時間以來,一些企業、媒體提出“以鋁代銅”具有“戰略意義”,應視為“發展方向”,認為可節約短缺的銅資源等。近日,由國務院發展研究中心資源環境與政策研究所承擔的《我國銅鋁資源在電力電纜市場應用戰略規劃研究》課題,經深入調研后提出:要理性慎重看待銅鋁替代問題,發揮市場在銅鋁資源配置中的決定性作用;我國電力電纜行業不宜推行“以鋁代銅”。就有關問題,記者近日采訪了課題組負責人——國務院發展研究中心資源與環境政策研究所副所長谷樹忠研究員。

  谷樹忠研究員介紹,我國電力電纜行業呈現出“以銅為主”的格局。目前,我國電線電纜工業年產值已突破萬億元大關,成為制造業中僅次于汽車制造業的第二大產業,同時也極大地帶動了銅、鋁等重要原材料產業和上、下游相關產業的快速發展,在國民經濟發展中具有十分重要的作用。目前我國電線電纜工業銅、鋁導體總產量分別為484萬噸和220萬噸,分別約占全國用銅、鋁量的64%和13%,約占全球電線電纜銅導體產量的33%。國內電力電纜的“以鋁代銅”的替代競爭主要集中在低壓和中壓地下電力電纜。從整體來講,銅導體一直是電力電纜行業用量的主力。

  在我國,電纜工業是銅的第一用戶。在電纜工業中,鋁能否代替銅?消費哪一種資源是基于何種原則的呢?谷樹忠研究員說,礦產資源消費有其自身的規律性。我們課題組進行了綜合研究,結論是:銅導體在電力電纜領域綜合性能優于鋁導體。比較而言,銅導體擁有更優的物理、化學和機械性能,特別是具有優良的導電性、抗腐蝕性和抗蠕變性,且技術成熟、安全可靠、維護方便、安裝容錯率高,是世界各國電力電纜領域普遍采用的主要導體材料。有四個理由提醒我們必須要理性慎重看待銅鋁替代問題,不宜推行“以鋁代銅”。

  第一,從電力電纜行業銅鋁替代的可行性角度看,無論是導電性能、機械性能還是耐腐蝕性能,均為銅優于鋁、鋁合金。

  具體來說,導電性能方面:鋁導體的導電率只有銅導體的60%左右,鋁合金導體要更差些。在抗氧化腐蝕能力方面,由于銅鋁元素有不同的原子結構,鋁的化學性能比銅要活潑的多,因此鋁導體的抗氧化腐蝕能力比銅導體要差得多,無論是純鋁還是鋁合金導體都一樣,因此其起火概率大約為銅導體的10倍左右。

  在抗電化腐蝕能力方面:鋁的電極電位比銅的要低得多,鋁導體因而很容易被電化腐蝕,特別是在鋁導體與銅導體或其他導體相接觸的情況下。

  從熱膨脹角度來看:鋁導體的線性膨脹系數遠大于銅導體。這會導致熱脹冷縮后的接觸不良,甚至產生接觸不緊密、氧化發熱等事故,并且會惡性循環。

  從抗張強度和抗蠕變能力角度看:從極限抗張強度和屈服抗張強度來比較,銅導體最好,純鋁導體最差,鋁合金相比純鋁有較大的改進,但仍不及銅導體。

  第二,從技術安全角度看,在特別強調安全可靠、安全系數要求較高的情形下必須使用銅導體;在有較強振動、線纜容易折斷、高溫潮濕的環境下也應使用銅導體。

  特別在居民住宅線路中,為保障居民生命財產安全,必須全部采用銅線。而在對銅有腐蝕性的環境下以及在架空輸電線路、較大截面的中頻線路和高頻線路等情況下,在管理水平較高的前提下才可以使用鋁來替代銅。事實上,對鋁及鋁合金電纜的使用,美國等發達國家作了嚴格限制。我國尚未達到足夠的技術水平,出于安全考慮,不適宜大量采用鋁及鋁合金導體。

  第三,從經濟效益的角度看,電力電纜的經濟選型主要考慮整個全生命周期(30年)投資、損耗和運營維護費用之和要最小。

  在電纜線路運行過程中,30年的損耗所耗費的成本要遠遠高于初期投資建設的費用。就初期投資講,銅電纜成本較高,但由于銅導體導電率高、可靠性高,最終平均損耗要低于鋁導體和鋁合金導體,銅電纜的損耗和運營維護費用較低。

  第四,從化解產能過剩角度看,目前冶煉企業產能過剩問題是電解鋁行業的難題,也在銅冶煉行業顯現。

  推行銅鋁替代,對化解我國鋁工業產能過剩杯水車薪,卻可能對銅工業造成嚴重打擊。以鋁電纜替代銅電纜不僅不能解決電解鋁行業產能過剩,反而會帶來更嚴重的銅行業產能過剩。

  據估算,替代100萬噸銅,僅產生50萬噸鋁需求,這對于化解總產能3000萬噸、過剩產能800萬噸的鋁冶煉行業恐怕是杯水車薪。而減少100萬噸銅需求,則會對精銅消費總需求僅900萬噸的銅市場造成巨大沖擊。

  而目前我國電纜相關行業已經產能過剩,2014年國內銅桿行業產能約為1162萬噸,實際產量約為565萬噸,行業產能利用率僅為49%;而5年前行業產能利用率還保持在60%以上。我國現有電線電纜廠家近4000家,其中生產銅電線電纜廠家占大多數,行業年產值1.2萬億元。在我國電纜行業已經產能過剩的情況下,再推動鋁電纜替代銅電纜,勢必造成大批銅電纜設備閑置、投資浪費。

  谷樹忠研究員說,近些年,一些企業在銅鋁替代問題上沒有從國家、社會整體利益出發,編造數據,誤導輿論,盲目提倡“以鋁代銅”。這將對政府決策、技術進步、行業發展造成誤導。必須要理性慎重看待銅鋁替代問題,鼓勵銅鋁導體在電力電纜領域的良性競爭,要防止盲目推行“以鋁代銅”等使產品質量下降、市場秩序被破壞。

  我國銅鋁礦產資源相對短缺,銅鋁再生資源及世界銅鋁礦產資源總量相對充足。2050年,國內回收的再生銅便能全部滿足銅消費的需求。

  那么,銅鋁資源資源狀況究竟怎樣?以鋁代銅可以節約銅資源么?

  谷樹忠研究員說,這需要對世界與中國銅鋁資源狀況、銅鋁再生資源回收、市場供需等進行綜合分析。

  谷樹忠研究員認為,銅鋁資源作為重要礦產資源和重要有色金屬材料,已廣泛應用于建筑業、電氣電子、機械制造、交通運輸等領域,是我國國民經濟和社會發展的重要物質基礎。“我們的看法是,我國銅鋁礦產資源相對短缺,銅鋁再生資源及世界銅鋁礦產資源總量相對充足。世界銅鋁礦產資源可滿足未來我國經濟發展的需求。我國目前已在使用的銅鋁材料將在使用壽命期后循環使用,2050年國內回收的再生銅便能全部滿足銅消費的需求。”

  谷樹忠研究員介紹:第一,全球銅鋁資源儲量豐富,我國銅鋁資源相對短缺。從全球來看,根據USGS(美國地質調查局)最新數據,全球銅儲量6.9億噸。而隨著目前和今后的探礦進展,將會使儲量和資源量進一步增加。

  以2014年全球礦產銅產量1870萬噸計(USGS數據),全球銅資源靜態保證年限為34年。如按已探明有潛在開采價值的銅資源量計算,可開采超過100年,供應總體相對充裕。全球鋁土礦資源同樣十分豐富,探明儲量280億噸,資源量估計在550~750億噸之間,靜態保證年限為109年,能夠滿足世界未來對鋁的需求。

  從國內來看,據國土資源部數據,我國銅礦查明資源儲量9690萬噸,預測資源量3億噸,資源查明率為30%。按當前礦產銅產量計算,靜態保障年限20年。盡管近年來我國加大了銅礦開發力度,但遠不能滿足國內對銅的需求,自給率約30%左右。我國鋁土礦查明資源儲量為42億噸,但國內鋁土礦開采量巨大。我們占世界儲量2.96%,產量占世界鋁土礦的20.91%,過度開采;資源保障程度低,靜態保障年限僅6~7年。

  第二,我國銅鋁資源需求量持續增長,對外依存度不斷提升。隨著我國工業化和城鎮化的快速推進,國內銅鋁資源的需求持續增長,銅鋁礦產開采量呈穩步上升態勢。我國礦產銅產量從2003年的60萬噸(金屬量)增長到2014年的174萬噸(金屬量),鋁土礦產量從2006年的2100萬噸增長到2014年的5921萬噸。

  與此同時,我國銅鋁礦產的進口量基本呈上升趨勢,銅精礦、鋁土礦從2006年的494萬噸和968萬噸,攀升到2013年1008萬噸和7075萬噸。鑒于我國銅鋁資源需求頂點尚未到來,預計我國在未來一段時間將繼續面臨“缺銅少鋁”局面,中國銅鋁資源的對外依存度仍將保持較高水平。

  第三,長期來看,國內再生銅可完全滿足消費需求。據中國有色金屬工業協會預計,十三五末期,我國鋁消費將達到峰值4400萬噸/年,即仍有1000萬噸以上的增長空間,并將在峰值水平維持很長一段時間。

  另據國土資源部信息中心研究成果:從長期看,全球銅需求持續增長,預計2050年全球礦山銅累計需求量約11億噸,至2100年約32億噸,達到最高水平。預計到2050年我國銅累計需求量約為4.24億噸,需求旺盛。2050年前后,我國人均銅累積量將達到峰值,國內循環利用銅即可完全滿足消費需求。銅在我國將不再是短缺礦產,礦山生產銅可用于出口,為全球銅消費作出貢獻。

  電纜形成銅消費為主的格局是經濟發展、技術進步、用戶需求的必然結果

  電力電纜行業逐步形成為以銅電纜為主的格局原因何在?谷樹忠研究員認為,是經濟發展、技術進步、用戶需求的必然結果,反映出市場與用戶日益增長的對安全可靠、節能降耗、降低全生命周期成本的要求。

  谷樹忠研究員說:“我國電纜工業國家標準明確在導電性、安全性、可靠性要求較高的場合,必須采用銅。鋁本身有其優點,在電力電纜行業中有其適合的場合:主要在架空輸電線路;對銅有腐蝕但對鋁腐蝕較小的地方,應采用鋁;中頻高頻線路應優先采用鋁。”總的來看,銅以其優良的導電性能主要被電力領域使用,鋁是很好的結構材料,因而在建筑業、交通運輸等領域等被更多地使用。這是市場選擇的結果。”

  據介紹,我國銅資源消費目前主要在電力(41%)、電子通訊(15%)、日用消費品(15%)、機械制造(10%)等領域,鋁資源消費主要在建筑業(38%)、交通運輸(17%)、耐用消費品(16%)、電力(15%)等領域。其中,電力領域銅消費是我國銅消費的最大用戶,鋁在一定范圍內也有使用。

  谷樹忠研究員介紹,在電力電纜領域,20世紀60~70年代,當時在“以鋁代銅”方針的指引下,我國鋁芯電力電纜的使用比例一度達40%左右,20 世80年代改革開放后,鋁芯電力電纜的使用比例大幅下降,目前低于10%。

  主要原因是:

  其一,利用銅資源生產銅電纜,安全可靠、施工方便、維護成本低,即使價格相對略高,但更能贏得電力部門的青睞;

  其二,從安全可靠角度出發,使用鋁芯電纜的關鍵點是接頭技術及其使用的可靠性,我國電力電纜施工技術和維護管理水平無法確保鋁電纜安全可靠運行;

  其三,由于城市尤其是大型城市的地下敷設空間有限,不利于使用鋁電纜。由于銅、鋁及鋁合金導體各有自己的特性,選用銅、鋁或鋁合金的電纜,應由設計和使用者根據綜合經濟技術效果和運行安全的可靠性來決定,而非簡單用“以鋁節銅”的口號可籠統地解決問題。

  谷樹忠研究員說,從銅鋁資源的生產能耗、使用能耗和銅鋁電力電纜全生命周期(30年)成本看,不考慮加工環節,從采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。而從采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。綜合載流量等因素,銅電纜2噸用銅量等效于鋁電纜1噸用鋁量,即使是在此條件下,1噸原鋁的生產能耗仍然比2噸陰極銅的生產能耗高出約10%。

  “根據行業發展規劃,2015年從采礦到冶煉,陰極銅單位能耗將下降到每噸陰極銅1.2噸標煤;從鋁土礦到電解鋁,原鋁的單位能耗將下降到每噸原鋁3.33噸標煤,即原鋁單位能耗約是陰極銅單位能耗的2.8倍;1噸原鋁的能耗比2噸陰極銅的能耗約高39%。”

  “從銅鋁電纜的使用能耗看,按照現行國家標準計算,銅和鋁電纜壽命期內總損耗的能耗差不容小覷,鋁電纜每公里能耗高于銅電纜達62640千瓦時。”

  谷樹忠研究員說,上述分析表明,用鋁電力電纜替代銅電力電纜,將對保護環境、解決總體產能過剩等社會綜合效益方面帶來負面影響。“以鋁節銅”、“以鋁代銅”,也違背了市場與用戶的需求,且不利于我國銅工業和鋁工業轉型升級、提質增效、健康發展,甚至會打破有色金屬領域的供求平衡,影響我國戰略資源的安全保障。

(責編:)

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