在由上海有色網（SMM）和山東恒邦冶煉股份有限公司聯合舉辦的2024（第十九屆）SMM銅業大會暨銅産業博覽會——電工輸配電論壇上，SMM進階咨詢經理費長雲分享了銅鋁替代在輸配電（電線電纜）行業的未來10年趨勢展望。
1.行業背景
電力行業銅需求
2023年中國銅消費約1,634萬噸，電力行業用銅占比高達35%，是用銅最多的行業。
電力工業流程圖與分類：電力行業分為發電、輸電和配電端
電纜生産商：高壓電纜生産企業高度集中，而中低壓電纜生産企業較為分散，企業數量多，産品同質化程度高
2.電線電纜銅鋁替代現狀及展望
鋁代銅的驅動因素：憑借明顯的價格優勢，以及良好的實體性能和豐富的儲量，鋁對銅造成明顯的替代威脅。
電線電纜行業銅需求變化分析：綜合因素評估，電線電纜行業整體銅單耗呈下降趨勢。
電力行業用銅分析：電力行業中，配電端用銅密度最高，發電端次之，最後是輸電端。
2.1發電端
傳統發電流程：對于傳統發電方式，火電核電及水電，銅主要被消耗在廠内裝置中，如廠用變壓器、廠用線纜（高壓、低壓、弱電、控制線纜等）。
電廠的發電回路分為主回路和分支回路。所發電量的90%由主變壓器通過主回路升壓至高電壓，然後送入國家電網的傳輸線。剩下的10%用于工廠的内部營運。
火電與核電的主輸電線路耗銅較少，因為發電機功率太大，線路一般是用導體為鋁的IPB母線，隻有小于300MW的發電機主回路可能用銅排。
水力發電功率一般小于300MW，主要回路采用銅棒。
2010-2050 年傳統發電方式銅單耗
整體來看，在微型化的影響下，三種傳統發電方式的銅單耗在不斷下降。
水力發電的銅單耗明顯高于火電和核電，總銅單耗超過3噸/兆瓦，而火電和核電銅單耗不足2噸/兆瓦。
2010 - 2050年，三種傳統發電方式均無銅替代發生。銅單耗在規模效應帶來的微型化影響下逐漸減小。
微型化來自以下方面：發電機裝機功率的增加會導緻銅單耗的減少，如火力發電，通常在>300MW的發電機主回路中采用IPB母線, IPB的比例會随着裝機功率的增加而增加。
傳統發電銅替代分析
傳統發電被認為是中國的基礎能源和重要的電力來源。根據規定，重要電力必須使用銅導體。是以，銅被替代是基本不可能發生的。
陸上/海上風電主要用銅線纜流程
陸上風電主要耗銅部件為電纜1和電纜2，電纜4包含架空線和電纜線兩部分；海上風電主要耗銅部件為電纜1和電纜4，電纜4全部為電纜線路。
風電銅單耗
預計到2050年，陸上風力發電銅單耗将大幅下降，其主要受輕量化和小型化的影響；對于海上風電，由于電纜4僅為電纜線，其銅單耗要遠高于陸上風電。未來，海上風電銅單耗将在小型化的影響下逐漸降低。
海上風電的銅單耗遠遠大于陸上風電。主要原因是海上風電的電纜4 隻能使用銅電纜線（海底電纜），而陸上風電的電纜4 中隻有30% 是電纜線，且在2020 年已基本被鋁電纜取代。
小型化的發生是因為發電機功率逐漸增加，1）使得發電機銅單耗減少；2）在規模效應下，電纜1、2、3 的用量也随之減少。
銅替代現象主要發生在電纜3 和電纜4，預計未來替代将更加明顯。在替代的驅動下，2010 年到2050 年風電的銅單耗也将逐漸下降。
光伏發電關鍵銅線纜流程
對于光伏發電，主要耗銅的電纜有三種，其中電纜1（連接配接光伏電池并将電力傳輸至逆變器的電力電纜） 和電纜2（連接配接逆變器和箱式變壓器的電力電纜）對銅單耗的貢獻最大。
光伏耗銅情況：受銅替代的影響，光伏發電銅單耗整體呈下降趨勢。
•2010 年到2020 年，由于光伏發電線路的銅替代現象明顯，銅單耗大幅下降。替代主要發生在電纜2 和電纜3 上。從2010 年到2020 年，幾乎所有銅電纜都被鋁電纜取代。
• 預計2020 年至2050 年光伏補貼政策完全結束後，銅替代現象将進一步增加，但其造成的影響将逐漸減弱。
• 到2050 年，電纜2 和電纜3 上剩餘的銅電纜将更換為鋁電纜。電纜1 也将在未來30 年内逐漸更換，但更換過程緩
風電銅替代分析
陸上風電，所有線路或出現銅鋁替代，電纜3和電纜4可能性最大；海上風電對電纜的品質要求高、風險承受能力低，是以幾乎不可能更換電纜；光伏發電線纜銅鋁替代可能性較低，若補貼消失考慮成本或出現銅鋁替代。
2.2輸電端
鋁繞組變壓器：使用鋁繞組線的變壓器曾一度出現在電力行業中。但由于頻繁故障，2017年國家電網檢查後，變壓器中的鋁繞組線逐漸消失。
2010-2050 年輸電線路銅單耗
由于城市化的發展，110KV、220KV 和500KV 電纜線路的比例将增加，輸電線路的銅主動替代将略有提高
•除110KV、220KV 和500kV 外，其他電壓等級線路均為鋼芯鋁絞線（ACSR），銅單耗為0。
•對于110KV、220KV和500KV線路，由于城市化的發展，電纜線路的比例将增加，直接影響銅單耗逐漸增加。
•電纜線路主要敷設在城市附近或城市内高壓變電站附近。未來，由于城市化的發展，城市中高壓變電站的數量會增加，對電纜線路的需求也會逐漸上升。但由于電纜線路成本較高，銅價又是鋁價的3倍以上，故銅單耗的上升幅度有限。
輸電端銅替代分析：由于技術限制，在輸電端沒有銅替代品。
• 根據規定，電纜線路的銅替代損耗為中等
• 由于高壓電纜的技術要求限制較高，通常在輸電端沒有銅替代品
2.3配電端
配電線路中主要銅産品的流程：配電線路主要耗銅線路包括10KV 和35KV 配電線路
• 配電線路主要包括10KV 和35KV 配電線路。
• 10KV 線路長度占配電線路總長度的90%。通常，110KV 及以上電壓經變電站降壓至10KV，主要輸往居民樓和商業建築。傳輸到工廠的10KV 線路很少。
• 35KV 線路長度約占配電線路總長度的10%，主要連接配接變電站和用電量大的工廠。
配電線路銅單耗：SMM預計未來配電線路銅單耗将逐漸上升。
• 電纜線路在配電線路中的比例随着城市化的發展而增加，進而使得銅消費量增加；但架空線路仍全部為鋁線。
• 受鋁電纜和銅電纜之間的競争，銅消費将有一定程度的下降。2020 年到2050 年，鋁電纜在10KV 和35KV 電纜線路中的比例也将增加，但由于鋁電纜的性能比銅電纜差，對于高壓電纜，導體的品質要求更高，是以35KV 線路的鋁替代量相對低于10KV 線路。
• 但由于銅消費的增加遠高于消費的減少，故2010年到2050 年，10KV和35KV配電線路的銅單耗均逐漸增加。
中外銅替代比較- 配電線路：中國配電線路的銅替代率遠遠低于美國。未來，随着技術的日益成熟，中國的銅替代率将逐漸提高。
• 1968 年，美國發明了鋁合金電纜産品。此後，鋁合金電纜在美國的應用非常廣泛，在輸變電領域得到了較高程度的推廣。
• 2007 年前後，鋁合金電纜進入中國，并帶動了中國企業對鋁合金電纜研發和生産的投入。到2020 年，大陸鋁合金電纜雖有一定發展，但進展緩慢，市場占有率較低。主要原因有1）輸配電線路電壓較高，對電纜的實體性能要求較高。鋁合金電纜的相關技術仍在發展中，還不夠成熟，無法全面推廣和應用。2）鋁合金電纜需要配套的鋁合金連接配接器，否則容易造成安全隐患。中國制造商對如何正确選擇和使用鋁合金連接配接器的認識不足，相關技術仍在發展中。
• 未來，随着時代和技術的發展，鋁合金電纜在中國配電領域的應用将逐漸完善，并向美國靠攏。但在輸電領域（電纜線路），尤其是高壓輸電線路中，由于技術和成本要求極高，鋁合金電纜仍沒有替代機會。
配電端銅替代分析：根據配電線路設計規範，35KV電纜線路建議使用銅電纜，而10KV則沒有說明。這意味着10KV更容易被更換。