35kV及以下電壓等級的電力電纜廣泛用于城區(qū)配電網(wǎng)、綠色建筑、智慧交通、石油石化、智能制造、資源與能源開發(fā)與利用、公共服務(wù)、海洋經(jīng)濟等各行各業(yè),市場需求“十三五”期間穩(wěn)步上升,“十三五”期末我國中低壓電力電纜產(chǎn)量預(yù)期見下表。
在“十三五”期間,隨著我國城鎮(zhèn)化率和經(jīng)濟發(fā)展總量的逐年提升,促進了大中型城市電網(wǎng)可靠性的建設(shè),加快了交通與新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,助推了我國特高壓堅強電網(wǎng)的快速建設(shè)與配電網(wǎng)的不斷優(yōu)化和發(fā)展,推動了我國線纜市場需求總量的提升。
從電線電纜需求結(jié)構(gòu)來看,電力電纜仍占主要地位,電力電纜和電氣裝備電纜合計占比超過全部線纜產(chǎn)值規(guī)模的50%以上。35kV及以下電壓等級的電力電纜及其材料已實現(xiàn)全國產(chǎn)化。預(yù)計“十四五”期間隨著城鎮(zhèn)化率的進一步提升,能源、交通、智能制造、“一帶一路”走出去的拓展,35kV及以下電壓等級電力電纜仍有較大的需求空間。
二、現(xiàn)有裝備產(chǎn)能
我國是全球最大的電線電纜生產(chǎn)國,線纜行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)量眾多,產(chǎn)能總體嚴重過剩,產(chǎn)能利用率在60%左右,中壓電力電纜生產(chǎn)能力估計超過40萬公里/年,實際需求按2019年市場不超過20萬公里,開工率不足50%。
低壓電力電纜生產(chǎn)能力估計超過了80萬公里,開工率不超過60%。行業(yè)集中度非常低,生產(chǎn)裝備新舊程度、自動化程度較低。據(jù)統(tǒng)計,35kV中壓交聯(lián)電纜三層共擠生產(chǎn)線超過600條。盡管有大量的國產(chǎn)懸鏈式(簡稱CCV)交聯(lián)生產(chǎn)線發(fā)揮了巨大作用,但服役時間部分長達20年以上。低壓電力電纜亦如此,生產(chǎn)線裝備水平與國外同類相比,投入不足,部分設(shè)備老化與運轉(zhuǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定,已嚴重制約企業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展,產(chǎn)品性能難以滿足客戶日益發(fā)展的新要求,導(dǎo)致制造過程材料消耗高、能耗高、運維成本高、效率低、市場競爭力低,生產(chǎn)的線纜品質(zhì)良莠不齊。
因此,急需淘汰這些服役時間長、效率低的落后產(chǎn)能,提升國產(chǎn)裝備自動化、數(shù)字化、智能化水平,通過管理創(chuàng)新能力的提升,在推進信息化與裝備自動化的基礎(chǔ)上,使得電力電纜未來發(fā)展在優(yōu)化調(diào)整基礎(chǔ)上,滿足客戶對產(chǎn)品高質(zhì)量的需求。
三、技術(shù)創(chuàng)新及存在的問題
近年來,我國電線電纜制造業(yè)中眾多企業(yè)對于35kV及以下電壓等級的電力電纜為適應(yīng)市場競爭,避免同質(zhì)化的惡性競爭,其技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)進步主要體現(xiàn)在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、采用新工藝與應(yīng)用新材料方面,在保證質(zhì)量的前提下控制制造成本。具體有以下幾方面:
一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。中壓電力電纜由圓形緊壓導(dǎo)體正在向型線絞合導(dǎo)體過渡。在保證導(dǎo)體直流電阻符合標(biāo)準規(guī)定的基礎(chǔ)上,既減小導(dǎo)體外徑、節(jié)省了材料,又改善了銅導(dǎo)體的導(dǎo)電率;較大規(guī)格的低壓電力電纜導(dǎo)體由緊壓扇形結(jié)構(gòu)向非緊壓束絞結(jié)構(gòu)過渡,以充分利用導(dǎo)體單線的導(dǎo)電特性,避免因緊壓變形導(dǎo)致單線導(dǎo)電率下降;鎧裝電力電纜的內(nèi)襯層由繞包結(jié)構(gòu)變?yōu)閿D包結(jié)構(gòu),使其整體性能更優(yōu)。
二是新工藝方面。對于中低壓電力電纜的導(dǎo)體制造,目前行業(yè)中大多數(shù)企業(yè)普遍采用銅線拉絲退火一體設(shè)備工藝、框絞與高效率的束絞設(shè)備工藝。紫外光交聯(lián)新工藝正在低壓電纜生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,以去除硅烷交聯(lián)工藝必需的溫水交聯(lián)過程,縮短了生產(chǎn)周期。對于硅烷交聯(lián)工藝,“一步法”交聯(lián)工藝近年來也得到了較快的推廣使用。
三是新材料應(yīng)用方面。低壓電纜正興起采用紫外光交聯(lián)絕緣料;為滿足燃燒工況下的環(huán)境要求,低煙無鹵護套料得到了大量使用,尤其是近兩年來符合GB 31247標(biāo)準規(guī)定的Bl級燃燒特性的低煙無鹵護套料得到了開發(fā)和應(yīng)用;為改善環(huán)境,使廢舊電纜具有可回收處理,行業(yè)中已有企業(yè)聯(lián)合高校和科研機構(gòu)推進熱塑性PP材料應(yīng)用于中壓電力電纜絕緣,作為目前廣泛采用的XLPE材料的補充。
盡管中低壓電力電纜市場需求量大,然而生產(chǎn)企業(yè)眾多,技術(shù)與裝備進入門檻低,技術(shù)壁壘低、同質(zhì)化嚴重,產(chǎn)能過剩,裝備老化、設(shè)備控制精度低,材料性能不穩(wěn)定、交聯(lián)過程副產(chǎn)物多,加之不少企業(yè)管理與創(chuàng)新能力不足,導(dǎo)致產(chǎn)品在市場上惡性競爭,拼價格拿訂單,質(zhì)量得不到保證,引發(fā)重大工程常常發(fā)生電纜故障和質(zhì)量問題。這些問題包括電纜導(dǎo)體直流電阻值超標(biāo),絕緣熱延伸、絕緣收縮不穩(wěn)定、不達標(biāo),阻燃性能、透光率、護套熱失重等指標(biāo)不符合標(biāo)準規(guī)定等。
四、與國外先進水平比較及差距
我國現(xiàn)行中低壓電力電纜的產(chǎn)品標(biāo)準是基于國際電工委員會〔IEC)標(biāo)準,產(chǎn)品標(biāo)準性能指標(biāo)與IEC標(biāo)準規(guī)定總體保持一致。國內(nèi)市場的多年實踐證明,下游行業(yè)用戶要求的中低壓電力電纜產(chǎn)品的某些性能指標(biāo)要嚴于現(xiàn)行標(biāo)準,例如:對電纜結(jié)構(gòu)尺寸的控制、屏蔽層與鎧裝層的控制、絕緣及護套相關(guān)性能指標(biāo)的要求等。基于對電纜質(zhì)量的考慮,用戶端特別是重要用戶在現(xiàn)行標(biāo)準的基礎(chǔ)上借鑒國外先進標(biāo)準結(jié)合以往使用的經(jīng)驗積累,對需要關(guān)注的某些性能指標(biāo)制訂適合于本行業(yè)使用電纜及其性能要求的技術(shù)文件。
國際電工委員會(IEC)標(biāo)準是協(xié)調(diào)各國產(chǎn)品和技術(shù)水平的通用體系,而我國現(xiàn)行中低壓電纜標(biāo)準也并非是國際上最先進的標(biāo)準,與國際上先進國家和地區(qū)標(biāo)準相比,還有改進與提升的空間,如中壓電力電纜的絕緣屏蔽結(jié)構(gòu)優(yōu)化、各種材料性能與應(yīng)用的一致性、制造工藝的一致性控制以及各種使用場景下的壽命評估和載流量研究等。這些改進與提升是確保中低壓電力電纜質(zhì)量穩(wěn)定與可靠性的基礎(chǔ)。
五、發(fā)展建議
基于我國對中低壓電力電纜的大量需求、電纜行業(yè)的制造水平和裝備水平、產(chǎn)品技術(shù)刨新以及與國際先進水平的差距,對后續(xù)發(fā)展提出以下建議:
一是中低壓電力電纜標(biāo)準方面。結(jié)合我國三十多年來執(zhí)行IEC標(biāo)準、用戶端中低壓電力電纜的技術(shù)要求、進入國際市場的需要,建立具有中國特色的高質(zhì)量中低壓電力電纜產(chǎn)品及附件標(biāo)準體系,包括產(chǎn)品標(biāo)準、材料標(biāo)準、用于典型的各種應(yīng)用場景的敷設(shè)安裝及運維規(guī)范等。
二是中低壓電力電纜材料方面。目前大量使用的是XLPE絕緣(還有部分低壓電力電纜使用PVC絕緣),應(yīng)該肯定XLPE材料應(yīng)用于電纜絕緣是非常成熟的技術(shù)也是當(dāng)今不可或缺的,基于對環(huán)境保護、制造過程優(yōu)化和產(chǎn)品性能提升,需要加快新材料的研究、開發(fā)和應(yīng)用進程,包括采用熱塑性PP彈性體材料等。
三是有序淘汰落后裝備,促進改造升級。基于中低壓電力電纜當(dāng)前行業(yè)產(chǎn)能過剩、生產(chǎn)裝備先進與落后并存、產(chǎn)晶質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)實,建議通過第三方專業(yè)機構(gòu)制訂評價規(guī)范,有序推動淘汰部分裝備效率低下、能耗偏高、質(zhì)量不穩(wěn)定、運維成本高、影響環(huán)境的生產(chǎn)裝備,鼓勵改造升級,鼓勵高性能生產(chǎn)裝備、數(shù)字化與信息化技術(shù)和先進檢測技術(shù)的應(yīng)用。
四是生產(chǎn)中低壓電力電纜的企業(yè)要加強管理創(chuàng)新。提升精益化管理、引導(dǎo)集聚和規(guī)模化,不斷采用新工藝、新材料,提升產(chǎn)品性價比,用高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)滿足客戶需求,帶動行業(yè)制造水平提升。