关键矿产资源在清洁能源转型中的作用摘

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年5月5日,国际能源署首次发布世界能源展望特别报告之《关键矿产资源在清洁能源转型中的作用》。赛迪智库材料工业研究所对该报告进行了编译,期望对我国相关部门有所帮助。

报告首先分别详细阐述了关键矿产资源在光伏、风能、核能、电动汽车和电网等清洁能源转型要素中的核心作用,进而分析了关键矿产资源的供给情况,最后了提出确保矿产资源可靠供给的政策建议,包括:投资开发多元化的新供应渠道和来源;加强价值链各环节的技术创新;加大回收利用规模;增强供应链弹性和市场透明度;提高环保和社会治理标准并使其成为主流;加强生产者和消费者之间的国际合作。

在清洁能源转型过程中,关键矿产资源事关能源安全。基于清洁能源技术的能源系统与传统能源系统不同,清洁能源技术需消耗更多的矿产资源,且所使用的矿产资源类型因技术而异。向清洁能源转型将大幅提升对矿产资源需求。

发展现状

(一)能源系统从燃料密集型向材料密集型转变

疫情爆发背景下,清洁能源技术快速发展,年成为清洁能源转型的关键一年。年,化石燃料消费受到疫情的严重打击,但清洁能源技术的发展仍相对保持弹性,全球与能源相关的碳排放量下降了6%,而能源需求仅下降了4%。

(二)建立强健而富有弹性的清洁能源供应链至关重要,特别是建立关键矿产资源供应链

向清洁能源的转型带来了新的能源贸易模式,需慎重考虑国家和地缘政治的影响。与化石燃料相比,清洁能源技术的供应链更加复杂,透明度更低。而且许多支撑清洁能源转型的关键矿产资源生产在地理上比石油或天然气更为集中,其加工业务的集中度同样很高。

(三)提高回收利用率可保障供应链安全,需持续加强对原料供应的投资

回收利用率因金属而异,主要取决于回收难易程度、价格水平和市场成熟度。广泛应用的铜、镍和铝等基础金属,回收利用率较高。由于价格昂贵,铂、钯和金等贵重金属的回收利用率也较高。但受回收技术限制,全球锂、稀土等回收利用率较低。此外,回收利用率也存在区域差异,欧盟约50%的基础金属可通过再生利用供应,而世界其他地区的这一比例仅为18%。

(四)清洁能源转型为企业发展带来机遇和挑战

随着全球能源系统由燃料密集型向材料密集型转变,生产关键矿产和金属的企业可成为资源生产和清洁能源技术研发之间的重要桥梁。矿产开采公司可通过确保充足的矿产供应,为有序的清洁能源转型做出贡献。

向清洁能源转变所需的关键矿产资源

清洁能源技术的广泛应用将大幅提升对关键矿产资源的需求。不同清洁能源技术对矿产资源的需求差异很大(见图1)。全球清洁能源转型将对未来20年的矿产资源需求产生深远影响。清洁能源技术也将成为推动关键矿产需求增长的主要力量(见图2)加大气候行动力度有助于减少不确定性,带动投资和降低风险。

(一)低碳发电领域

1、太阳能光伏

太阳能光伏产业所需的矿产资源因光伏类型而有所不同,目前以晶体硅为主。由于主要生产地区的成本下降和强有力的政策支持,在过去十年中,全球太阳能光伏发电能力增长了近20倍。

2、风能

海上大型风机的发展将进一步扩大风电产业规模。由于成本下降和政策支持,在过去十年中,全球风力发电装机容量几乎翻了两番。预计到年,风电年装机容量将增加一倍以上,达到吉瓦,占新增总发电容量的五分之一以上。

3、集中式光伏发电

集中式光伏发电产能扩大,将提升对铬、铜、锰和镍的需求。年,全球集中式光伏发电总装机容量约为7吉瓦。由于中东、非洲和亚太地区经济增长的驱动,预计在—年期间,装机容量将增长近40倍。

4、地热

低碳电力技术是实现镍、铬、钼和钛需求增长的关键驱动力。目前全球已安装地热发电容量约为16吉瓦。预计到年,装机容量将增长五倍,达到82吉瓦。预计在—年期间,地热对矿产资源需求将增加四倍多。

5、水电与生物发电以及核能

由于材料强度低,对矿产需求的影响有限。水电是最大的可再生能源,年占全球发电量的17%。预计在—年期间,水电在新增总电力容量中的份额将下降,仅比年高70%,是所有可再生能源中相对增长最低的。

(二)电网

电网是电力系统安全可靠的支柱,在整合清洁能源技术方面起着至关重要的作用。全球输电和配电线路超过万公里,电力网络是当今电力系统的重要支柱。预计未来十年全球新输电和配电线路的需求将比过去十年的扩建增长80%,到年,电网扩建的年速度需翻番。

(三)电动车与电池储电

政策将继续支持电动汽车和电池增长,不同的矿产资源组合导致电池特性明显不同。电动汽车使用矿产资源的关键部件包括发动机和电池。永磁电机是电动汽车的主导方向。

(四)氢能

不同电解槽所需的矿产资源不同。碱性电解槽的成本较低,但镍的使用量约为1吨/兆瓦。除了镍,还需约0.1吨锆,0.5吨铝和超过10吨钢,以及少量的钴和铜催化剂。

重点矿产资源的供给前景

(一)铜:清洁能源技术中应用最广泛的矿产资源

铜的导电性和导热性极好,用途广泛,很难被替代。清洁能源技术对铜的需求最大的,也是铜需求增长最快的领域。预计到年,清洁能源领域铜的需求占铜总需求的30%,而在清洁能源场景下,这一比例升至45%。

(二)锂:随着电动车飞速发展,锂的增速最快

锂主要用于锂离子电池,其次是陶瓷、玻璃和润滑脂。它是由两种截然不同的资源制成:锂盐水和锂辉石。锂原料的供应在很大程度上取决于需求。开采技术的创新也可以扩大锂的供应。锂原料预计在短期内仍将供应良好,主要的压力可能来自将原材料转化为锂化学品的中游价值链。

(三)镍:广泛应用于清洁能源技术的多功能矿产资源

镍主要用于工业合金,具有抗腐蚀性和易加工性。目前,约三分之二的不锈钢含镍,但锂离子电池最近已成为镍的新需求来源,锂离子电池用镍约占镍总需求的7%。清洁能源技术中约使用10%的镍。

(四)钴:电池阴极的发展方向不明朗,但电动车的强劲发展仍推高了钴的需求

钴主要应用于锂离子电池,其次是超级合金、硬质合金工具和磁铁。钴需求的发展高度依赖电池阴极化学的发展方向。电动汽车的强劲增长支撑了钴需求的增长。预计到年,钴需求将增长7倍,而在清洁能源场景下,这一增速将超过20倍。

(五)稀土:集中化和多元化

稀土对清洁能源技术的发展至关重要。电动汽车销量的激增和可再生能源的部署大幅提升了对稀土元素需求,但目前尚不清楚供应能否跟上需求轨迹。稀土需求的猛增,引发了供需失衡。

可持续与负责任的矿产资源开发

(一)影响矿产资源供给的因素

1、生产在地理上高度集中。

2、项目开发周期长。

3、矿产资源品质下降。

4、采矿的环评和社会监管趋严。

5、气候变化对矿产资源开采的不利影响。

(二)保障矿产资源可靠供应的途径

1、投资开发多元化的新供应渠道和来源。

2、加强价值链各环节的技术创新。

3、加大回收利用规模。

4、增强供应链弹性和市场透明度。

5、提高环境和社会治理标准并使其成为主流。

6、加强生产者和消费者之间的国际合作。

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