? 當今技術，經濟及制度的發(fā)展為增進人類社會福祉做出了巨大的貢獻，同時也帶來了嚴重的問題，如氣候變化，能源與環(huán)境問題等。為了應對氣候變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，從全世界范圍來看，當前能源結構必須盡快做出調整和改變。
以風電和太陽能為代表的可再生的低碳能源是未來能源發(fā)展的方向。對這類能源，一般都是先將其轉化為二次能源-電力，然后再對其加以利用。預計，越來越多的能源接入電網，電力將會成為未來能源的主線。而電網作為連接電力生產和消費的中介，在其中扮演著極其重要的不可或缺的角色。
伴隨著能源市場的自由化，能源交易主體的多樣化，電網的結構和功能將日益趨于復雜。當下電網的發(fā)展正面臨一個矛盾：一方面，隨著可再生能源分布式發(fā)電的接入，網絡拓撲結構的變化，電力系統(tǒng)的潮流變化越發(fā)復雜多變;另一方面，隨著經濟發(fā)展，人們對生活品質和生活體驗會更加苛求，從而對電力系統(tǒng)連續(xù)安全可靠供電的要求越來越高。
為應對電力需求的復雜性，提高經濟性，增進安全性，智能電網是電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。智能電網的建設是解決上述問題的一個有效途徑。它既是當前電力系統(tǒng)變革的要求，也是未來經濟高效的組織形式所需的構架基礎。
中國城市化進程在迅速發(fā)展中，城市用電結構發(fā)生了根本性變化，對電力提出了全新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在城市用電的負荷特性和以前有很大的不同。未來風電、太陽能等新能源接入的比例增加，電動汽車以及分布式發(fā)電的發(fā)展，也會使得電網更加復雜。系統(tǒng)越復雜，安全事故的影響就越大，整個社會為其付出的成本就越大。理所當然，那時對系統(tǒng)韌性和抗事故能力的要求將會越高?？梢酝ㄟ^改變系統(tǒng)的構建，如建設智能電網，來提高其可靠性。
在目前我國電力系統(tǒng)逐漸升級，向堅強化和智能化方向發(fā)展的大背景下，在城市配電網的發(fā)展建設中，卻出現(xiàn)了一種所謂“以鋁代銅”的口號。這是極其不可取的。其實質上是一種誤導，需要被認清。通過分析會發(fā)現(xiàn)，若是大量鋁合金電纜進入配電系統(tǒng)，不僅會為智能電網建設帶來隱患，也會出現(xiàn)與智能電網建設目標相違背的結果。國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所發(fā)布的《我國銅鋁資源在電力電纜市場應用戰(zhàn)略規(guī)劃研究》研究報告)，通過對銅鋁鋁合金導體、電纜的多方面的比較分析的出了不宜在電力傳輸領域“以鋁代銅”的結論。具體一些數據見附表。
電網運行經驗表明，電力電纜的故障80%發(fā)生在接頭部位。在這一點上，銅具有鋁及鋁合金無可比擬的優(yōu)越性，即使受到氧化，生成的氧化銅仍是優(yōu)良導體，能夠保證接頭和端子的電連接性能;而鋁合金電纜即使有良好的施工工藝保障，在接頭或端子部位受到氧化后，生成的氧化鋁是絕緣體，會導致接頭或端子導電性劣化，從而加劇接頭或端子發(fā)熱從而使氧化更加嚴重。如此惡性循環(huán)，從而發(fā)生電纜系統(tǒng)故障。若考慮到未來，有可能有電動汽車以及新能源的接入時，電網末端負荷波動頻繁，潮流幅度變化劇烈，使得接頭端子處溫度波動大，頻繁出現(xiàn)熱脹冷縮，不同材料端子接觸的熱穩(wěn)定性問題可能還會凸現(xiàn)。
很多的電力事故都伴隨有火災發(fā)生。一般電力電纜發(fā)生火災，起初表現(xiàn)為由于產生過量的焦耳熱而導致溫度異常升高。常見的起因有電纜的接頭電阻增加，絕緣層老化，對地漏電或線間漏電等等。而電纜溫度增加又會加劇產生溫度的原因，形成正反饋，導致電纜在火災面前相當脆弱。電纜火災一旦發(fā)生，則火勢兇猛，蔓延迅速，在燃燒時會發(fā)生大量的有害氣體，造成撲救困難。不僅著火電纜回路受到影響，還將會影響到電纜溝內的其他電纜。電纜燒壞后，修復時間長，損失嚴重。
若電網的保護系統(tǒng)控制得不夠好，或未能正常工作，還會導致事故的影響進一步擴大。電網中壓系統(tǒng)電纜負荷高，出現(xiàn)故障時，影響范圍更大。如果電網的結構和潮流分布設計的不夠合理，同時事故又發(fā)生在電網的負荷高峰期，那么就極有可能會導致電網逐級解列，更有甚者還可能會引發(fā)區(qū)域性的大面積停電，形成重大電力事故，損失將難以估量。所以應該盡可能地預先采取措施來降低事故風險，做到防患于未然。
其他事故引起的火災也對配電系統(tǒng)產生挑戰(zhàn)。銅電纜的防災、抗災能力大大優(yōu)于鋁合金電纜。鋁合金電纜在耐高溫性能方面性能弱，鋁的熔融溫度為660℃，而銅可達1080℃，在高溫環(huán)境中使用的耐火電纜要求要在經受750℃～1000℃作用下仍能維持通電的功能。
另外，由于鋁的電導率低，為了獲得和銅電纜相當的導電能力，需要將電纜截面提高到約銅電纜的1.6倍。然而，目前城市電纜的通道無論是地上還是地下都受限，有限的通道資源鋪設的電纜越來越多，越來越密，在此情況下如再用加大截面的鋁合金電纜，幾乎不可行，如強行使用會導致電纜間距越來越小，散熱能力下降，通道或電纜溝溫度越來越高，構成極為嚴重的安全隱患。
現(xiàn)在已經出現(xiàn)很多由于電力基礎設施的質量不過硬，會導致后期電網的運行和維護成本急劇增加的情況。隨著中國人口老齡化的到來，未來人力資本的成本將會上升，電網系統(tǒng)運維成本的問題更加需要引起重視。當下智能電網建設中，這個教訓應該吸取，避免不得不用銅電纜再替換鋁電纜。
電纜作為智能電網的物理層基礎，扮演的作用會越發(fā)重要，它的品質是整個系統(tǒng)順利運行的基本保障。在智能電網配電系統(tǒng)建設中，若只是出于投資成本的考慮而引入鋁合金電纜，無論如何都不是一個明智的選擇。提高系統(tǒng)的可靠性，應該從最基礎的物理層做起。
智能電網的一個目標是通過交易機制設計，提高電網的能效，增加其經濟性，簡單的說就是“消峰填谷”，從而實現(xiàn)促進電力經濟性提高。這類經濟性是以安全性和可靠為前提的。因為安全性和可靠性不過關，對經濟性的追求將失去基礎。
在國際上我們也可以看到，在經濟發(fā)達，對電力安全可靠性和電能質量要求高的國家，如日本，其配電系統(tǒng)很少使用鋁質電纜;而經濟相對落后，對供電連續(xù)性和電能質量要求低的國家，如印度，出于投資成本考慮才比較多的使用鋁制電纜。未來中國社會經濟水平還將快速提高，所以經濟考量不應該成為當前電力基礎設施建設的首要因素?？傊?，基于更宏觀的考量可以發(fā)現(xiàn)，除了初期的投資建設成本比較低，鋁合金電纜在電纜的整合生命周期中，在整個配電網系統(tǒng)的運行中，并不具備單獨的成本優(yōu)勢。如果再考慮到安全可靠以及電網本身產生的綜合社會效益，銅電纜無疑是最優(yōu)的選擇。
智能電網的目標應該是安全，可靠，高效，低碳，經濟。為了降低事故發(fā)生的風險，降低整個生命周期中的電纜成本，減少損耗，提高能效和供電質量，在智能電網建設中應該首選銅電纜而非鋁合金電纜。
