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國家能源委員會(huì)的成立，標(biāo)志著國家對(duì)“能源問題”提升到十分重要的地位。我國已經(jīng)成為世界上能源消耗第二位的國家，但按人口計(jì)算，平均每人用電量仍然較低。智能電網(wǎng)可非常有效地提高能源合理分配和使用效應(yīng)。

一、當(dāng)前智能電網(wǎng)的趨勢

近年來，歐美一些發(fā)達(dá)國家大力提倡和積極發(fā)展智能電網(wǎng)，將其提升到國家能源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的高度來全力推行，并試圖通過投資建設(shè)智能電網(wǎng)達(dá)到刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的效果。在金融危機(jī)中，奧巴馬的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃就包括了加快智能電網(wǎng)的發(fā)展。

智能電網(wǎng)的核心價(jià)值是提高能效，減少溫室氣體排放，利用各種高科技手段提升發(fā)、輸、配、用電各環(huán)節(jié)的運(yùn)行管理水平，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，zui終能降低電價(jià)，使廣大用戶受益。智能電網(wǎng)的推廣可減少25%以上的由發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳，這相當(dāng)于1.3億輛汽車啟動(dòng)瞬間二氧化碳的排放量。智能電網(wǎng)還可以提升供電及服務(wù)質(zhì)量，并帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。總之，智能電網(wǎng)能將現(xiàn)有電網(wǎng)所強(qiáng)調(diào)的安全、可靠、穩(wěn)定，提高到一個(gè)全新的高度，進(jìn)一步體現(xiàn)了電網(wǎng)對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)乃至整個(gè)社會(huì)的積極貢獻(xiàn)。

二、國內(nèi)開始啟動(dòng)

我國面對(duì)新形勢新挑戰(zhàn)，*公司迅速將“智能電網(wǎng)”上升到戰(zhàn)略層面，今年上半年適時(shí)提出了全面建設(shè)以超高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的統(tǒng)一智能電網(wǎng)計(jì)劃。針對(duì)此計(jì)劃，*做出了三步走的規(guī)劃，2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段，2011年至2015年為全面建設(shè)階段，2016年至2020年為提升階段。2009年8月，*階段工作已全面啟動(dòng)，將重點(diǎn)開展電網(wǎng)智能化規(guī)劃工作，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范，研究關(guān)鍵技術(shù)和研發(fā)智能化設(shè)備，開展各環(huán)節(jié)的試點(diǎn)工作，目前*階段工作已取得了一定的進(jìn)展。

今年將開展第二批試點(diǎn)：如加快建設(shè)上海世界博覽會(huì)園區(qū)智能電網(wǎng)綜合示范工程；在張北建設(shè)的我國*個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)能綜合示范項(xiàng)目；選定天津一個(gè)區(qū)進(jìn)行智能小區(qū)試點(diǎn)等。中國的智能電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，根據(jù)*的規(guī)劃，從2009到2010年要首先完成標(biāo)準(zhǔn)的制定和重點(diǎn)地區(qū)的試點(diǎn)。到2010年底，跨區(qū)直流工程投產(chǎn)規(guī)模達(dá)到1290萬千瓦。到2015年，以超高壓為核心的*初步形成，超高壓及跨區(qū)電網(wǎng)輸送能力超過2.4億千瓦。到2020年，基本建成智能電網(wǎng)。形成以華北、華中和華東（簡稱三華）的超高壓同步電網(wǎng)為受端，東北超高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端，連接各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大型可再生能源基地的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，超高壓及跨區(qū)電網(wǎng)輸送能力超過4億千瓦。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要加大城市配電網(wǎng)、農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)和改造力度，特別是加大中低壓配電網(wǎng)投資比例，解決供電和卡脖子等突出問題。此外，由于國家智能電網(wǎng)目前的標(biāo)準(zhǔn)并未確定，這也是影響智能電網(wǎng)發(fā)展的重要因素。據(jù)*內(nèi)部人士透露，*將積極參與制定智能電網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，推動(dòng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展智能電網(wǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一個(gè)循序漸進(jìn)的發(fā)展過程。智能電網(wǎng)的建成需要政府、企業(yè)及相關(guān)行業(yè)的共同努力。

三、智能電網(wǎng)與高壓輸配電架空導(dǎo)線

根據(jù)以華北、華中和華東的超高壓同步電網(wǎng)為受端，東北超高壓電網(wǎng)、西北750千伏電網(wǎng)為送端，電網(wǎng)需要大量高壓輸配電架空導(dǎo)線。

1、擴(kuò)徑導(dǎo)線

擴(kuò)大導(dǎo)線直徑可減小表面電暈損耗，擴(kuò)大直徑方法之一，是在絞合導(dǎo)線的中間幾層，用稀疏單線絞合。擴(kuò)大直徑方法之二，是采用中心支撐構(gòu)件，如波紋鋁管、蛇皮管等，擴(kuò)徑導(dǎo)線用于750kV輸電線路。

2、自阻尼導(dǎo)線

架空導(dǎo)線在受力狀態(tài)下，因風(fēng)力激勵(lì)而可能產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)生導(dǎo)線斷股、斷線等嚴(yán)重事故。自阻尼導(dǎo)線采用型線絞合，但在鋁線和鋼芯之間留有0.6～1.0mm的間隙，鋼芯和鋁線層分別形成獨(dú)立部分，具有不同的自振頻率，在風(fēng)振狀態(tài)下造成二者振動(dòng)幅度不同，因而產(chǎn)生相互撞擊，自動(dòng)消耗風(fēng)力的激勵(lì)能量，從而減少微風(fēng)引起的振動(dòng)，也不致產(chǎn)生大幅度舞動(dòng)從而避免事故。使用自阻尼導(dǎo)線，也可加大塔桿間距或降低塔桿高度，從而降低設(shè)計(jì)制造成本。

3、防冰雪導(dǎo)線

輸電線路上如覆冰過重或積雪過多，就可能發(fā)生斷線或倒桿的重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在重冰區(qū)的輸電線路上采用防冰雪導(dǎo)線。研發(fā)的防冰雪導(dǎo)線有防雪環(huán)式、低居里合金式和涂料防冰式等多種型式。防雪環(huán)由聚碳酸酯塑料制成，狀如指環(huán)。套裝在導(dǎo)線上，指環(huán)間距約為線股節(jié)距的兩倍?？墒狗e雪在沿導(dǎo)線滑動(dòng)時(shí)受阻而脫落。低居里點(diǎn)合金是一種鎳-鉻-硅-鐵四元合金，在溫度0～20℃時(shí)能產(chǎn)生磁性。將這種線嵌絞在導(dǎo)線中，在覆冰時(shí)能產(chǎn)生渦流發(fā)熱而融冰。涂料防冰式導(dǎo)線，是將憎冰性涂料涂在導(dǎo)線上，能減小冰對(duì)導(dǎo)線的附著力，使冰易于脫落。此外有一種帶翼式防冰雪導(dǎo)線，將兩根翼形導(dǎo)線對(duì)稱嵌絞在外層，它的防雪原理與防雪環(huán)基本相似。

4、倍容量導(dǎo)線信息

倍容量導(dǎo)線由特耐熱鋁合金線與鋁包高強(qiáng)度殷鋼線組合絞制而成。長期使用溫度在150℃以下，但允許達(dá)230℃，短路溫度290℃。與普通鋼芯鋁絞線相比，在外徑及單位重量相當(dāng)?shù)那闆r下，載流量約提高一倍。由于這種結(jié)構(gòu)的價(jià)格較高，線路損耗也較大，一般僅在大跨越或需要增容的線路上采用。鋁包高強(qiáng)度殷鋼線在230℃以下的線脹系數(shù)為3.3×10–6/℃。倍容量導(dǎo)線的計(jì)算載流量見表：

倍容量導(dǎo)線的載流量參考值

5、鋼芯軟鋁絞線

鋼芯軟鋁絞線由軟鋁線與鋼芯組合絞制而成，其結(jié)構(gòu)形式上沒有多大改變。其特點(diǎn)是在運(yùn)行過程中，在超過應(yīng)力轉(zhuǎn)移溫度以上時(shí)，軟鋁線處于松弛狀態(tài)，機(jī)械負(fù)荷可以認(rèn)為全由鋼芯承擔(dān)。正常運(yùn)行溫度可高達(dá)160℃。載流量可提高近1倍，而弧垂并不明顯增大，比較適合于需要改建增大容量的線路。這種導(dǎo)線的自阻尼性能也較好。一般設(shè)計(jì)鋁導(dǎo)體線截面為240～480mm2，架設(shè)線路時(shí)需有特殊預(yù)拉力措施。

6、間隙式架空導(dǎo)線

間隙式架空導(dǎo)線與自阻尼導(dǎo)線有些相似，其中心為高強(qiáng)度鍍鋅鋼線絞合的鋼芯，鋼芯外絞制耐熱拱形鋁合金線，但二者之間留有間隙，間隙內(nèi)充實(shí)耐高溫硅脂，拱形線外再絞圓形耐熱鋁合金線。工作溫度達(dá)150℃，與一般架空導(dǎo)線比較，載流量約提高到1.6倍，并具有阻尼性能。

7、型線同心絞架空導(dǎo)線

型線同心絞架空導(dǎo)線等同采用IEC62219：2002《型線同心絞架空導(dǎo)線》標(biāo)準(zhǔn)。

8、500kV超高壓架空線用鋼芯鋁絞線

已有統(tǒng)一的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基本上屬于定點(diǎn)生產(chǎn)。

9、復(fù)合材料加強(qiáng)芯鋁絞線

芳綸纖維、碳纖維或玻璃纖維與樹脂制成的纖維復(fù)合增強(qiáng)塑料構(gòu)件（FRP），在電纜行業(yè)中廣泛應(yīng)用，zui近架空導(dǎo)線也開始研究發(fā)展FRP的應(yīng)用。復(fù)合材料加強(qiáng)芯鋁絞線的英文縮寫為ACCC，與傳統(tǒng)的鋼芯鋁較線相比，它具有比它強(qiáng)度大、重量輕、耐高溫，耐腐，體脹系數(shù)小（弛度亦小）的優(yōu)點(diǎn)，在可比對(duì)條件下，當(dāng)增加28%的鋁導(dǎo)體截面，有可能提高整體容量1倍，鐵塔數(shù)量可減少20%。

10、光纖復(fù)合架空地線

光纖復(fù)合架空地線（OPGW），國內(nèi)已有標(biāo)準(zhǔn)。由通信用光纖置于鋁管或不銹鋼管中組成的光單元與鋁包鋼線或鋁合金線組合絞制而成，具有防雷保護(hù)和通信兩種功能。光纖具有信息容量大、傳輸衰減小、不受電磁干擾及使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)電力系統(tǒng)中遙控、遙測和大容量信息傳輸?shù)男枰?/span>

11、光纖復(fù)合架空相線

光纖復(fù)合架空相線（OPPC），它的架設(shè)基本上同OPGW類似，是依據(jù)IEEEStd1138-1994、IEEEStd524-1992等電力部門架空線安裝安全管理規(guī)程和操作技術(shù)，但OPPC的接續(xù)涉及到光纖接續(xù)和光電分離技術(shù),對(duì)接續(xù)的技術(shù)、高壓絕緣有嚴(yán)格要求。

12、溫度監(jiān)測跳線

高壓架空線的溫度監(jiān)測，建立于光纖（FBG）傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用這項(xiàng)新技術(shù)不需要投入大量資金來更換整條線路，而是在一座鐵塔上二根斷開的架空導(dǎo)線，補(bǔ)充連接一根跳線，這樣不妨害原有線路的正常運(yùn)行。跳線導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與原來線路中高壓相線基本相同，在跳線中放置一根具有溫度敏感功能的特殊光纖，這一結(jié)構(gòu)與OPGW相似。跳線一端接入分離器，在分離器內(nèi)，將溫度敏感光纖連接到常規(guī)光纖，由常規(guī)光纖將信號(hào)輸出，進(jìn)一步將數(shù)據(jù)輸出到工作站，其他連接與常規(guī)架空導(dǎo)線相同。該系統(tǒng)主要監(jiān)測參數(shù)是導(dǎo)體溫度，這種遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)提供了條件。

四、智能電網(wǎng)與超導(dǎo)電纜

美國超導(dǎo)電纜技術(shù)基本成熟，但是傳輸參數(shù)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，目前尚未達(dá)到大量推向商業(yè)化的程度，因此超導(dǎo)電纜能真正地在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，還存在較長的時(shí)期。

    1、超導(dǎo)電纜聯(lián)網(wǎng)

     美國打算在智能電網(wǎng)中推廣應(yīng)用超導(dǎo)電纜，而并非超高壓輸電技術(shù)，目標(biāo)是超越四個(gè)時(shí)區(qū)將全國主要電網(wǎng)連接起來，以提高電網(wǎng)的安全性和電力調(diào)配能力。由于超導(dǎo)輸電電壓相對(duì)較低，與超高壓線路相比，可減少輸電損耗、電磁污染、占用走廊寬度降至zui低，代表了*的技術(shù)方向。美國紐約長島*與美國超導(dǎo)公司聯(lián)合建設(shè)的世界上*條高溫超導(dǎo)（HTS）電纜已于2008年4月22日投入商業(yè)運(yùn)行。這一超導(dǎo)輸電系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠滿足30萬戶家庭的用電需求，僅由三根138千伏的電纜組成。相比同樣粗細(xì)的銅導(dǎo)線，他們的輸電能力高達(dá)150倍。盡管這一工程造價(jià)昂貴，但是新型超導(dǎo)電纜的造價(jià)將降低五分之四，電纜溝的寬度僅為一米左右。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種電纜能夠防止由電網(wǎng)短路造成的故障電流。超導(dǎo)體有一種天生的電流限制能力，一旦電流增強(qiáng)到一定程度，它們就會(huì)失去超導(dǎo)性而變得像普通導(dǎo)體一樣有電阻，使電流衰減。因此，該技術(shù)也得到美國國土安全部的支持。

    2、熱核聚變應(yīng)用

   超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置（所謂“人造太陽”），也就是熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）建設(shè)工程。

    作為當(dāng)今世界迄今為止zui大的熱核聚變實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目所需要的高溫環(huán)境必須由超導(dǎo)磁體提供的巨大磁性容器所提供，因此，超導(dǎo)電纜屬于核心部件，“人造太陽”需要大量的超導(dǎo)電纜，這項(xiàng)應(yīng)用尤可能超前于電網(wǎng)連接超導(dǎo)的應(yīng)用。

    3、近期應(yīng)用領(lǐng)域

     比較近期的高溫超導(dǎo)電纜應(yīng)用，可能包括以下領(lǐng)域：城市密集居住區(qū)、摩天大廈等；金屬冶煉設(shè)備等大電流、短距離、小空間的應(yīng)用中；電站和變電站內(nèi)大電流傳輸母線等。國內(nèi)曾有人提出超導(dǎo)電纜有望取代八成城市地下電纜的觀點(diǎn)。

    4、經(jīng)濟(jì)和商業(yè)反應(yīng)

智能電網(wǎng)正成為拉動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)的下一個(gè)引擎，對(duì)中國而言，智能電網(wǎng)對(duì)投資的拉動(dòng)作用非常大。世界銀行也曾預(yù)測，2020年，高溫超導(dǎo)電纜將取代80%的城市傳統(tǒng)地下電纜，世界市場超導(dǎo)電纜銷售額將達(dá)300億美元。

中國超導(dǎo)電纜已經(jīng)研究了一段時(shí)期，實(shí)際上國內(nèi)有多個(gè)領(lǐng)域的研究項(xiàng)目，其中上海電纜研究所、上海交通大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué)和上海電纜廠協(xié)作的超導(dǎo)項(xiàng)目研究正在進(jìn)展之中。

 五、智能電網(wǎng)與光纜、電纜和綜合光-電纜

四網(wǎng)融合是*公司發(fā)展規(guī)劃之一，公司成立了智能電網(wǎng)部，專門負(fù)責(zé)推進(jìn)這項(xiàng)工作，電力網(wǎng)的zui大優(yōu)勢是包羅了一切用戶。目前只有部分家庭擁有和寬帶，但所有家庭都用電，電力線上網(wǎng)比其他各種上網(wǎng)方式都擁有更多接入用戶。至于技術(shù)上問題不大，實(shí)際上電力線上網(wǎng)早在5年前技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并在多個(gè)地區(qū)進(jìn)行了試點(diǎn)。如果多網(wǎng)合一，主要是在400伏的配電網(wǎng)中加一根光纖，現(xiàn)在光纖的成本非常低，如果光纖跟著電纜走，在技術(shù)上來說也有好處。但是四網(wǎng)融合涉及到多個(gè)政府部門管轄的事，不是輕易能解決的問題。目前電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部，也需要很大的信息傳遞，所以光電合一是智能電網(wǎng)中*的一頁。

1、光纖-電力電纜

      光纖-電力電纜的含義是電力電纜中包含了光纖單元，光纖-電力電纜設(shè)計(jì)既應(yīng)符合電力電纜指標(biāo)要求，又應(yīng)保護(hù)光纖，并保證光纖的信號(hào)傳輸可靠性。因?yàn)橛辛|和光纜二部分組成，連接盒的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，所以制造光纖-電力電纜長度很長，不用中間連接盒。淺海需要連接電力電纜的情況很多，如采用光纖-電力電纜，更為方便。當(dāng)代的光纖信息傳遞技術(shù)已大大超過對(duì)稱和同軸通信電纜，并有重量輕、體積小和信息量大等優(yōu)點(diǎn)。

2、家用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)柔軟光纜

     光纜到戶以后，建立家庭光纖網(wǎng)絡(luò)的要求也不斷增加，更重要的是家庭網(wǎng)絡(luò)的配線元件，有效的方法是將光纜傳入已經(jīng)埋在墻內(nèi)的管道內(nèi)。然而，現(xiàn)有的方法并不能很奏效，因?yàn)樾枰{(diào)整電纜的長度和二端的連接器，此外，還需要有配合過渡到光纖的外接口，可想而知，利用已經(jīng)埋設(shè)的管道，并非簡單的工作。新方法是采用可卷繞柔軟光纜使配線系統(tǒng)得到改善。

 3、光-電綜合通信光纜

     光-電綜合通信光纜中含一個(gè)8芯光纖單位，7個(gè)銅線四線組和9個(gè)對(duì)稱線對(duì)。該纜主要應(yīng)用在通信系統(tǒng)中，光纖作為大容量通信，四線組和線對(duì)作為區(qū)間通信和信號(hào)傳輸用。由于將光纖單元和其他線組絞合成纜，可降低線路的造價(jià)。至于電纜的屏蔽、護(hù)套、鎧裝等結(jié)構(gòu)，可按使用環(huán)境設(shè)計(jì)。

 4、其他綜合光纜

      綜合光纜在鐵路領(lǐng)域中早已廣泛應(yīng)用，對(duì)于智能電網(wǎng)也有可能需求。綜合光纜的結(jié)構(gòu)，除含有光纖單元外，還包含小規(guī)格電力線、控制線、信號(hào)線、儀表線、數(shù)據(jù)線和線等。

 六、智能電網(wǎng)與電力電纜

     智能電網(wǎng)另一個(gè)大型工程，就是加大城市配電網(wǎng)、農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)和改造力度，特別是加大中低壓配電網(wǎng)投資比例，解決供電和卡脖子等突出問題。由此可見，中低壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜將分得較大的*。10kV和35kV移動(dòng)型乙丙橡膠絕緣軟電力電纜的需求也會(huì)上升。110kV和220kV交聯(lián)電力電纜年需求量也將逐年增加，500kV交聯(lián)電力電纜，若干年后，也會(huì)逐步走向國產(chǎn)化。另外，海上大型風(fēng)力發(fā)電建設(shè)和并網(wǎng)，需要35kV淺海電力電纜的支持，數(shù)量也很可觀。

 七、結(jié)束語

    由于各個(gè)國家能源和用戶分布以及電網(wǎng)情況各不相同，各國對(duì)智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)和理解并不統(tǒng)一，但利用現(xiàn)代信息技術(shù)、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化已成為普遍的共識(shí)。不管建設(shè)方案如何多變，對(duì)于電線電纜，終是一個(gè)含有超量的技術(shù)和數(shù)量的市場機(jī)遇。（上海電纜研究所）