經歷史和實踐證明，電纜行業與有色金屬冶煉、加工行業脣齒相依、可謂“我發展你增產”。相關數據統計顯示，2016年我國電纜行業銅導體用量695萬噸，比2015年增長6%；鋁導體用量250萬噸，比2015年增長5%；電纜行業2000萬元以上產值的企業2048家，行業銷售總產值1.47萬億元，比2015年增長4.7%，利潤增長4.9%。
電纜行業清理整頓初見成效
3月份，西安地鐵查出使用的不合格電纜，存在嚴重安全隱患。“西安地鐵問題電纜”事件，再次證明了“沒有質量就沒有未來”。電纜被喻爲身體的“血管和神經”，但得了病往往就觸及嚴重的“質量安全”危機。問題發生後，國務院決定依法依規對“西安地鐵問題電纜”事件嚴厲問責，進一步強化全過程、全鏈條、全方位監管，確保質量安全。此外，中國電器工業協會電線電纜分會向電纜行業全體會員、業內所有從業組織和從業人員發出提升質量水平，加強規範自律的倡議書。提出嚴格遵守國家法律法規、自覺遵循社會公序良俗，誠信生產經營，積極採用新工藝、新技術、新材料、新設備，全面提高質量可靠性和穩定性等要求。
中國電器工業協會電線電纜分會已全面啓動“行業質量提升工程”。據電纜生產企業的市場反映表明，當前，電纜行業已開始出現了向好的“優勝劣汰”勢頭，質量好的銅杆訂單明顯增加，質量差的銅杆生產企業遭淘汰，致使銅杆整體行業經營狀況好轉。另一方面，由於國家、地方政府對環保要求的進一步落實，一批不達標，甚至脫標、非標的劣質銅杆產品已被勒令停產。由此可以看出，經過這一階段的規範和“洗牌”，勢必對未來銅電纜行業發展起到積極的促進作用。
廢雜銅杆發展升級未來前景可期
我國火法精煉廢雜銅直接再生制杆技術生產廠家擁有先進的工藝和裝備，符合標準、良好的銅杆性能，可與國外先進的同類標準（歐標、美標）並駕齊驅，此類銅杆在電纜工業中的應用認可度最高。此外，目前我國對陳舊的廢雜銅制杆方法及其所制造的不合格杆線已明令淘汰，電纜工業也不再使用。那麼再生銅杆企業，到底要不要改造求新生？諸如廢雜銅杆生產有否前途？每噸杆的能源消耗究竟多少和國家是否有新的政策？
從現階段情況來看，在綠色環保節能的循環經濟中，再生行業的前景是明朗燦爛的。2016年6月16日，國務院辦公廳印發的《關於營造良好市場環境促進有色金屬工業調結構促轉型增效益的指導意見》第三條“加強技術創新，推動智能制造”明確指出，要提高再生有色金屬回收利用技術和裝備水平，鼓勵企業提高再生有色金屬的使用比例。上海電纜研究所黃崇祺院士認爲，可以說再生銅杆的前景是明朗和值得期待的，它不因銅價波動而受到影響。或許可以說，在經濟低谷時，應做好再生銅杆技術的改造，做好充足的準備，一旦經濟回暖，正好“捷足先登”。綠色環保、節約能源、淘汰落後產能，把產品向中、高端水平提升，是目前我國再生銅杆的發展方向。中國是世界第一用銅大國但自身缺少銅資源，節約銅礦開採和原生電解銅是我國銅產業的策略。淘汰舊工藝和舊裝備，實現生產升級換代，可使再生銅杆全國性的質量問題得到解決，是絕對有前途的。
從國外和國內行業發展的勢態看，一方面，廢雜銅直接再生銅杆產量在國際上正在逐年增長。據中國有色金屬工業協會再生金屬分會信息顯示，廢雜銅直接再生銅杆和電解銅杆的應用態勢已達60%和40%之比，且廢雜銅直接再生銅杆（FRHC牌號的銅杆）在我國已有標準可循，國外已於2013年列入歐洲標準、2015年列入美國標準。另一方面，近十年來，世界再生銅產量已佔原生銅產量的40%~55%，其中美國佔約60%，日本約佔45%，德國約佔80%，而中國僅約佔30%左右，與先進國家相比，我國再生銅產量尚有一定差距。
此外，我國生產每噸再生銅杆的能源消耗水平與國外同類生產方式的先進水平相當。在四爐組合布置生產條件下，每噸再生銅杆管道天然氣用量平均水平70m3/噸杆，屬國際先進水平。能源消耗與廢銅原料、工人操作和停機輔助時間有關，天然氣用量最低值能達到65m3/噸杆，整條生產線的電耗爲105攝氏度/噸杆左右。所謂四爐組合，即豎爐熔化(1ⅹ20t/h)、精煉爐精煉(傾動式，2ⅹ50t)、保溫爐保溫(傾動式，1ⅹ25t)。這樣布置，可按市場需求，實現不間斷連續生產優質再生銅杆或電解銅杆。
着力研發銅電纜特別應用領域是重點
目前，對銅材、鋁材的選用，正向着實事求是的方向發展，走上以技術經濟效果比較、安全使用和電力系統的最終設計及用戶的決定爲準則的理性化道路。在國外部分國家或地區，不使用鋁合金電纜，只選用鋁電纜，也有的國家將鋁合金電纜主要用於建築物中。鋁合金“線束”也在汽車、飛機等場合使用。而我國鋁（鋁合金）線纜（除架空導線外），已在家電、電子變壓器、小變壓器、移動網用射頻線、風電電纜、超高壓和特高壓直流輸電用幹式平波電抗器、軌道交通用鋼鋁導電軌、屏蔽編織線等上使用，並已取得了較好的技術經濟效果。爲了規範市場和推進“以鋁節銅”，7個鋁和鋁合金電纜新標準已陸續出臺，標準內容分別爲電纜的導體 GB/T3956-2008/IEC60228:2004、電纜導體用鋁合金線”GB/T30552-2014、架空絞線用耐熱鋁合金線GB/T30551-2014/IEC62004:2007、架空絞線用鋁-鎂-硅系合金圓線GB/T23308-2009/IEC60104:1987、架空絞線用中強度鋁合金線（報批稿）NB/T xxxxx-xxxx、額定電壓0.6/1 KV鋁合金導體交聯聚乙烯絕緣電纜NB/T42051-2015、額定電壓1KV（Um=1.2KV）到35KV（Um=40.5KV）鋁合金芯擠包絕緣電力電纜GB/T31840.1-2015。
2016年《中國電力與能源》雜志提出了節能優先方針的論述，其中闡述了從電力傳輸和建設智能電網的角度出發，對銅和鋁合金電纜的選擇，電網公司在實施節能優先方針時的途徑有八個方面：
第一，節能優先方針的提出及其含義，應在能源開發中堅持開發與節能並舉，把節能放在首位，把節約貫穿在能源開發、產生、傳輸、使用的全過程，這是國家能源戰略的核心任務之一；第二，淘汰落後產能是節能優先戰略的重點之一，淘汰落後產能對降低工業領域的產值能耗有着重要作用，電纜是電網公司大量使用的產品，其對社會能耗總量的影響不得不加以認真考量；第三，從節能優先戰略的能源科技創新角度看銅、鋁合金電纜的應用能源輸送，是重點突破的技術領域，即安全和高效的傳輸技術，包括大規模交直流混合電網運行控制技術、智能電網技術、實時測量技術、全數字實時仿真技術、超導電力技術、大電網安全保障技術、特高壓輸變電成套設備、電網安全防護設備、可再生能源並網羣控設備等裝備的研究；第四，節能優先戰略目標是建設“堅強智能電網”。 “堅強智能電網”是國網公司實施各種能源戰略的核心，該理念得到國際社會的高度認可，電氣電子工程學會（IEEE）標準化協會主席亞當·恰克明確表示：“中國在智能電網領域已經處於領軍地位。”對於這樣一個具有中國能源傳輸核心作用的網絡，任何增加其不確定性、增加能耗水平和增加風險性的材料都必須堅決避免；第五，節能優先戰略需要電網建設朝清潔能源方向發展，電網公司在未來清潔能源大幅度提升的形勢下，更要了解何種電纜是清潔能源最優勢的選擇材料，風能、太陽能等新能源具有隨機性和間歇性特點，其可控性和可預測性低於傳統石化能源發電，對電網的控制和協調能力提出了巨大挑戰，在此方面，建議我國應花大力氣研發銅電纜的特別應用領域；第六，節能優先戰略，提倡能源可持續發展，能源可持續發展可從四個指標來衡量，即國內資源支撐力、環境承載能力、能源系統安全性、國外資源獲取能力；第七，從系統安全角度看，電力傳輸系統因鋁合金電纜的加入，尤其是在接頭端子技術欠缺的條件下，還要考慮到標準缺失，現場施工人員素質和質量控制管理體系薄弱，人員培訓等方方面面因素；第八，“堅強智能電網”前行中的每一步，應該在節能優先方針下慎重思考並制定有遠見的戰略。
高性能銅合金電子材料研發在即
無線輸電是電力傳輸的最先進技術，它讓傳輸的距離不再是問題。無線輸電技術可分爲三類，一是基於電磁感應的短距離傳輸技術。例如，在醫療器械領域，它可改變傳統的植入式醫療電子產品的供電方式，避免更換電池帶來病痛與感染。在交通運輸、電子通信等領域的應用。二是基於磁共振耦合的中距離傳輸技術，例如，在人工心髒中的核電池充電的應用。三是基於微波/飛秒激光的長距離傳輸技術。微波電能傳輸（MPT）是將電能轉化爲微波，讓微波經自由空間傳送到目標，再經整流，轉化成直流電能。此技術主要有空間太陽能電站、低軌道和同步軌道衛星供電等的應用。
未來，無線輸電技術可能投入應用，這種技術有望在未來解決電動汽車的充電難題。據美國《科學美國人》月刊網站2017年5月11日報道，以色列擬鋪無線充電公交道路。以政府與“電子公路公司”合作，利用路面下的無線充電技術在特拉維夫鋪設一條公交道路，以免除到充電站充電的麻煩。電子公路公司的技術解決方案表明，感應充電技術價格合理，且性價比高，電動公交車可攜帶一種輕型便宜的電池，它體積不龐大，造價低，且永遠不用停下來充電，這種技術一旦在路上使用可以持續不斷地爲具有適當裝備的車輛充電，只需一次性地鋪設這種基礎設施，就可供各種車輛使用。這是一大突破性技術，且能在全世界範圍內的道路上大規模採用。該公司目前唯一的一個試驗點是一段長24.4米的測試道路，進一步擬在特拉維夫打造一段長800米的公交線路。在未來，這種道路的單位造價是一項關鍵因素，目前探索該技術的國家越來越多，以色列只是其中之一。據英國《Nature》(Letter)2017年6月15日報道，美國斯坦福大學的研究成果利用非線性的“宇稱—時間—對稱”(PT對稱)的量子物理學原理設計了一種無線輸電系統。該系統的創新點主要有：可自動調整無線電波的頻率，以應對充電板與汽車之間的距離變化；該系統在電力傳輸間距達69cm時，傳輸效率仍可達100%。該系統不需調諧電路，設備相對於充電板的移動速度也不會受到影響。這可以給一些難以架設的線路或危險的地區供電，並解決新能源電站的電能輸送問題。
銅包鋁線繞制的線圈可能在無線輸電技術中獲得重要的應用。這種技術，是在高頻下通過磁場感應耦合的無線輸電系統需要低電阻的線圈，因爲它的效率極大地受到它的質量系數的影響。銅包鋁線（CCA），不僅輕，而且具有與銅、鋁不同的特性，如頻率 (MHZ)—電阻、損耗密度分布、頻率—渦流損耗、在繞制成線圈後的交流電阻與頻率的關系和如何計算交流電阻等都在從理論到實驗進行深入研究。
黃崇祺院士認爲，銅包鋁線在生產和應用中有四個關注點：第一，銅鋁過渡層(Al2Cu、Al2Cu3、Al2Cu9)性脆，應越薄越好，銅包鋁線的銅層如脫（針孔露鋁），使鋁底暴露在空氣中則加速線的電化腐蝕；第二，銅包鋁線的使用溫度一般不超過200℃爲佳，因爲這與銅鋁擴散、增厚銅鋁過渡層有關；第三，使用斷屑剝皮—等溫復合法，或許會有很薄的銅鋁擴散層，從而銅鋁結合強度高，產品質量也高；第四，當銅包鋁線大量應用時，要注意解決低成本的回收方法和不產生對環境的二次污染。
另外值得思考的是，目前我國國產銅包鋁線生產從原材料到裝備和產品質量尚需升級改造。陳舊的水平連鑄鋁或鋁合金制杆方式應該淘汰，否則會影響整個制線過程和產品質量。現有的國產包覆機組和連續焊接監測達不到銅、鋁初始結合和焊縫連續穩定監測的效果，會致使後續工序生產效率低和線的質量差。拉線機和需要時的退火爐，也需要改善工藝條件，以適應拉制雙金屬線和退火的條件，保證線的質量。
電纜工業有色金屬加工
專用重大裝備實現新突破
現階段，國內新一代鋁、鋁合金連鑄連軋生產線已投入運行。針對國內現有的傳統鋁及鋁合金連鑄連軋生產線存在的諸多缺陷，例如，環保、高能耗、鋁及鋁合金連鑄時熔體的液位自動控制、線錠和軋機的張力自動控制、低於80℃線杆的收杆、生產線的信息化缺失問題等。上海中聯電纜工程技術總公司在經過詳細調研的基礎上精心研發設計的新一代鋁合金連鑄連軋生產線在貴州塑力調試成功並投入運行，並另兩條同樣生產線已在山東、新疆投入生產，生產出的鋁合金杆經檢測滿足相關標準的要求。該鋁合金連鑄連軋生產線的特點是：自動化程度高、配置齊全、能耗低、環保達標、澆鑄液位及鑄坯張力實現自動控制，成品線杆滿足80℃以下收杆（實際線杆溫度在38℃~45℃），並配置了信息化管理系統。該鋁合金連鑄連軋生產線的研制成功並投入運行，爲制造高端鋁合金線杆創造了良好的必備條件，可以滿足業內高質量的鋁及鋁合金線杆的生產需求。
另外，廢雜銅直接制杆裝備已經實現中國制造。2015年10月，由中國再生資源產業技術創新戰略聯盟主辦、江西稀有金屬鎢業控股集團有限公司和上海電纜研究所共同承辦的“國家科技項目廢雜銅直接制杆技術開發與示範產業化推廣應用現場會”在江西贛州市召開，這是國內廢雜銅直接制杆裝備生產線的一次重大突破。這條融合了國內外最新的工藝、裝備、輔助設施、自動控制的高端裝備生產線，首次實現連鑄自動液位控制，填補了國內空白。
長期以來，中國既是銅資源缺乏國又是銅的消費大國，僅2016年全國銅導體消費量約695萬噸，原料的對外依存度高達70%，其中電纜工業用銅量佔總用銅量的60%以上，約佔世界銅導體總用量的1/3，以廢雜銅爲原料的再生銅已經逐漸成爲彌補我國銅產業原料短缺的重要途徑之一。2011年，江鎢控股集團贛州江鎢新型合金材料有限公司與上海電纜研究所等單位合作，牽頭承擔了由中國再生資源產業技術戰略聯盟組織的國家科技部科技支撐計劃項目“廢雜銅直接制杆技術開發與示範”，並於2014年10月順利通過國家科技部驗收，邁出了廢雜銅直接制杆技術與裝備國產化實質性的步伐。該項裝備技術具有自主知識產權，有着流程短、資源綜合利用率高、節能顯著、綠色環保、成本低、產品“可軋性、可拉性、可退火性”穩定等優點，達到國際同類裝備和產品先進水平，符合我國建設資源節約型、環境友好型社會的目標。項目的開發成功將有利於提高整個再生銅加工產業的裝備水平，提升電工銅杆生產的工藝水平與產品質量，推動再生銅杆產業的升級。
目前，我國大直徑電纜鋁護套用立式雙輪四槽連續包覆機組已開發成功。電力電纜鋁護套的連續制造方法，至今國內外採用三種方法，即鋁錠雙筒臥式連續擠壓法、鋁帶連續包覆—焊接法和鋁杆連續擠壓包覆法。大連交通大學經三年努力，用四根直徑15mm鋁杆爲原料，用連續擠壓包覆法可生產出直徑達到180mm的鋁護套，完全可以代替傳統的鋁錠雙筒臥式連續擠壓法，滿足超高壓電纜等大直徑電纜鋁護套的要求。該技術團隊之所以能達到此要求，說明他們已完全掌握了先進的數值模擬技術，運用新型模具設計理論，才能生產出達國際先進水平的鋁管圓度和壁厚均勻性。這完全可與國際著名的BWE公司相匹敵。
超導電纜與二代高溫超導帶材產業化
碳納米管與石墨烯在銅導體中的應用待開發
據了解，上海電纜研究所超導電纜示範工程已從研究階段轉入產業化階段。上海電纜研究所開發成功的“低溫絕緣高溫超導電纜”於2013年12月9日在上海寶鋼投入實際供電線路運行，至今已歷時3年，一直在安全運行之中，接着從開發階段轉入生產階段，現在產業化廠房已經建成，生產大長度電纜生產線的裝備已陸續進入調試階段。上海超導公司已開發出了我國二代高溫超導帶及其交鑰匙生產線。該技術的工藝流程，是在採用獨特技術拋光後的基帶上，分別利用磁控濺射法、離子束輔助沉積法、脈衝激光沉積法制備緩衝層、種子層、超導層，形成了具有自主知識產權的物理法制備第二代高溫超導帶材的成套工藝技術。二代超導帶產品現有5個系列，即ST-04-E、ST-05-L、ST-05-E、ST-06-L、ST-10-E和ST-12-L系列。二代超導帶基於物理氣相沉積法制備的YBCO超導帶，具有低溫高場電性能、一流的自場電流密度、優異的磁體繞制性能，以及極低的交流損耗（0.36-0.5w/m），可應用於電力（超導電纜、超導電機）、交通、能源、醫療（醫用核磁共振）、高能物理（大型粒子對撞機）、無線通訊（超導濾波）等各個領域。
石墨烯是目前自然界最薄（一個碳原子厚）、強度最大、導電和導熱性能最好的一種新型納米材料。它的電流密度是銅的100萬倍，導熱率是銅的10倍，能夠拉伸20%而不斷裂，其強度超出鋼鐵數十倍。碳納米管和石墨烯在銅、鋁導體中的應用研究，我國尚處起步階段，據資料研究，採用電鍍法制備的層狀CNTS（碳納米管）/Cu（銅）復合材料，經900℃、3小時的退火處理後，所有樣品的導電率都有大幅度提高，但只達到純銅箔的52%。至於如何產業化應用尚需更多時日，目前還未見到具有突破性的進展。對銅、鋁導體而言，所謂突破性的進展，是其性能指標是導電率和抗拉強度的雙提高，並了解其取得效果的機理。其工藝標志是解決了加入碳納米管或石墨烯的方法和加工方法，據此解決經濟實用的整套產業化的裝備。
（本文根據黃崇祺院士在2017年中國銅加工行業發展論壇上的報告內容整理。）
