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浅谈中国输配电及高铁用铜及铜合金加工材料市场

时间：2016-05-16 星期一来源：中华铜业网作者：管理员 http://www.copper365.com

　　铜及铜合金加工材料是人类最早使用的金属材料，因其优异的物理属性和综合性能而被广泛应用于电力、电子、通讯、轨道交通、化工、计算机、轻工、仪器仪表、日用五金、机械制造、建筑工程及军工等领域。铜加工产品根据其形状可分为管材、板带材（含铜排）、棒材、线材以及箔材。其中，铜线材的产量所占的比重最大，其次是铜板带材、铜管材和铜棒材，铜箔材所占的比重相对最小。从发展速度上来看，铜箔材的发展速度最快，年均增长率达到了34%，但是其规模仍然较小，其他细分行业的增长率大致持平，年均约为12%。
　　铜及铜合金材料在工程技术领域广泛应用的根本特点是，其属于目前较为经济实用的一种导电材料。纯铜具有仅次于银的高导电、导热性能，适宜的强度、优良的耐蚀性能，易于钎焊和形变加工，大量用于制造各种电气导线和导体。同时随着人民生活水平的提高，民用负载不断加大，电力行业也呈增长的趋势，随着按国际标准配置居民电线线径等建筑规范的出台都为铜及铜合金材料在电力领域提供了广阔的发展前景。铜及铜合金的另一个特点是，其具有优良的合金化特性，能和目前绝大多数金属或非金属元素形成各具特色的合金，目前已形成250余个合金牌号，近万种规格的产品系列，满足各行各业的需要。随着现代科技的发展，其用于高新科技领域的新型合金品种不断涌现，代表了当代工程材料发展的方向，具有广阔的发展前景。下文将简要阐述铜母线及铜质部件和强高导铜合金接触网材料这两种市场前景广阔的铜及铜合金材料的市场情况。
　　国内输配电行业中铜母线
　　及铜质部件市场情况
　　铜及铜合金母线（以下简称“铜母线”）也称为铜排或铜母排，是指在电力系统中起着汇集、分配和传送电能作用的铜质总导线，通常为由铜或铜合金材质制作的长导体，主要在电气设备中起输送电能和连接电气设备的作用，是一种大电流导电产品，电工铜排具有电阻率低、可折弯度大等优点，适用于高低压电器、开关触头、配电设备、母线槽等电器工程，也广泛用于金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流电解冶炼工程。
　　从产业链上来看，我国的铜母线生产企业位于产业链的中游，生产的铜母线产品主要为中间产品，铜母线的最终使用者通常需要对铜母线产品的形状等进行再加工，因此大多数铜母线产品被制作成方便进行再加工的矩形截面或倒角（圆角）矩形截面的长条体。但是部分加工能力较强的铜母线生产企业能够为其客户定制其所需要的专门形状的铜母线，由于形状与普通的母线产品不同，此类铜母线被称之为“异型铜母线”或“异型铜排”。
　　铜母线及铜质部件产品主要被应用于各种输、配电及电网设备，如开关柜、母线槽、断路器等高低压电气设施，其次是用于电机等发电设施,用于制作电机绕组线圈（铜母线）和高低压电器开关触头（异型排）以及供配电安装连接导线（铜排）等相关电力电气产品。随着我国国民经济的发展需要，电力建设的速度加快，电机、电器产品的技术创新，对铜及铜合金材料的机电性能和表面质量也提出了更高的要求。国外如日本等发达国家均采用高导电高延伸的新型铜材来制作电机绕组线圈和高低压电器开关触头。社会用电需求加大，轨道交通建设加快，高层建筑建设增多，由此对铜母线的需求将不断提高。“十二五”期间，全国电力工业投资规模达到5.3万亿元，其中电网投资达到2.55万亿元，占总投资额的48%。
　　根据中国地质科学院矿产资源研究所的研究，中国的铜消费需求在2025年前后将会继续保持稳步增长的趋势，预计到2020年时我国全年铜消费需求将会达到约1600万吨。根据上海材料科学院的统计，2014年我国铜母线产品的市场容量约为140万吨，占当年我国全年铜消费的比例约为12%，按此比例推算，预计到2020年时我国铜母线市场的总体容量将达到约200万吨，其中新型铜母线及铜制零部件约占铜母线容量的15%，故新型铜母线及铜制零部件市场容量约为30万吨，未来市场需求总体将持续稳定发展。
　　高速铁路用高强高导铜合金
　　接触网材料市场情况
　　接触线和承力索都是电气化铁路接触网的组成部分。铁路接触网是电气化铁路的重要配套设施，主要用于将电源输送到电气化铁路的电力机车上。电气化铁路是指电力机车所行走的铁路。电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。目前，我国的快速铁路（时速在160km/h~200km/h）、高速铁路（时速在200km/h以上）以及主要的城市轨道交通都是以电力机车为牵引动力的电气化铁路。
　　铁路接触线是指电气化铁路架空接触网中与机车受电弓滑板相接触并传输电流的金属接触线，主要负责为电气化铁路上的电力机车提供电力，是电气化铁路的关键设备之一；承力索是电气化铁路悬挂接触接触线的配套产品，通常为金属绞线，其主要作用是通过吊弦将接触线悬挂起来，同时也可以承载一定的电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。接触线、承力索是高速电气化铁路接触网中的核心技术材料，起着电力机车在运行过程中输电作用，保证电力接车安全、可靠的运行。
　　我们根据中国铁路运行制动系统CTCS（Chinese Train Control System）的建设规划预测未来中国高速铁路建设市场规模，CTCS是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。目前在我国高铁线路中，主要运用的是CTCS-2和CTCS-3这两个系统，CTCS-2可以监控保护200km/h~300km/h的线路，而CTCS-3则运用在时速300km/h~350km/h的线路。
　　具体再分析这些总里程中CTCS-2和CTCS-3的比例，可知2014年中可查到的CTCS-2、CTCS-3里程分别为3500公里、2200公里，2015年可查的CTCS-3为1678公里（合肥-福州808.4公里、重庆-成都308.6公里、长沙-昆明561公里），CTCS-2为2996公里（沈阳-丹东207公里、南京-安庆258公里等十六条线路），这样可以看到CTCS-3在高铁建设中占比约为40%左右。
　　技术更先进的CTCS-3占比较低的原因主要有以下几点：一是CTCS-3天然的较高的成本，二是甬温线事故后高铁全面降速对CTCS-3的需求也大幅减少。2015年我国轨道电路新增市场规模约230亿元，之后每年有较大幅度的降低。笔者认为有以下主要原因：一是受“2011年事件”影响，大批复工项目在2014、2015年集中完成，因此这一时间段内体量会比较大；第二是目前8000多亿元的铁路投资已经很高，未来很难有爆发性的增长。
　　实际上我国每年新增的里程会超过预测的数据，因为在我国还有大量的电气化改造工程。如沪杭铁路电气化改造、萧甬铁路电气化改造、京九铁路电气化改造、黎湛铁路电气化改造等，这些线路长度不一样（短的如萧甬铁路147公里，长的如京九铁路超过1400公里），未来我国既有线路的电气化改造过程仍将继续推进。对于接触网、牵引变电所的维护更换，中国产架空接触导线的设计使用寿命约为8~12年，考虑到铁路接触网的地理、气候环境较城轨更复杂，并结合实际换线情况，铁路接触网的使用寿命会低于城轨使用寿命。这其中，高强高导铜合金接触线使用量为3.5吨/公里。
　　在当前国外经济形势不明朗，国内经济增速下行风险加大的情形下，理性的投资和扩张显得更为重要。以目前铜加工行业总体运行情况与发展环境综合判断，中国铜及铜加工材料行业基本能够实现“稳中求进”。相信伴随着结构调整与新兴产业升级的过程，中国新型的铜合金加工材的整体市场竞争实力将得到不断提升。