低碳未來對采礦和金屬行業(yè)的影響

低碳、綠色、環(huán)保是未來全球發(fā)展的大方向，但在爭取低碳未來發(fā)展的同時，將會給礦業(yè)和金屬行業(yè)帶來變化，采礦和金屬行業(yè)將會在低碳未來的浪潮中面臨怎樣的影響？

此前有預(yù)計稱，到2050年全球人口將達90億以上，城市化、能源獲取、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展和減貧將對自然資源和環(huán)境帶來空前的壓力。可再生能源技術(shù)近幾年可謂發(fā)展迅猛，目前占到全球能源消耗的17%左右。低碳、綠色、環(huán)保是未來全球發(fā)展的大方向，但在爭取低碳未來發(fā)展的同時，將會給礦業(yè)和金屬行業(yè)帶來變化，采礦和金屬行業(yè)將會在低碳未來的浪潮中面臨怎樣的影響？

世界銀行近期發(fā)布的《礦物和金屬在未來低碳發(fā)展中將發(fā)揮日益重要作用》報告中重點研究了風能、太陽能、儲能電池，它們被認為是滿足未來能源需求的關(guān)鍵因素。報告確定了未來關(guān)鍵礦產(chǎn)品并預(yù)測了全球范圍內(nèi)相關(guān)金屬的儲量和產(chǎn)量水平。報告表示，低碳未來將導(dǎo)致各種基本金屬和稀土金屬的需求增長。在全球升溫2℃的情景中，至2050年相關(guān)礦物的需求具體為：鋁的累計需求將超過8000萬噸，鉻的累計需求將接近400萬噸，鈷的累計需求約為9萬噸，銅的累計需求將達2000萬噸，銦的累計需求約為2.5萬噸，鋰的累計需求約為2000萬噸，釹的累計需求將超過12萬噸等。

風能和太陽能技術(shù)的相關(guān)金屬需求大約將翻一番，但增長最顯著的是在儲能電池技術(shù)方面——特別是清潔能源技術(shù)所需金屬上漲超過1000%。

風能——永磁體、釹等稀土金屬可能引起更多關(guān)注

風力發(fā)電的技術(shù)選擇很多，包括不同的渦輪機尺寸以及垂直或水平旋轉(zhuǎn)系列。風電行業(yè)的未來金屬需求主要取決于裝機容量，以及齒輪式渦輪機和直驅(qū)式渦輪機這兩種競爭性技術(shù)之間的選擇。

預(yù)計風力發(fā)電將成為許多國家能源系統(tǒng)日益重要的組成部分之一，特別是風能資源豐富的國家。然而，在風力發(fā)電領(lǐng)域，在岸和離岸兩種主要技術(shù)之間的主要差異在于，離岸風電使用永磁體，而在岸風電使用齒輪式系統(tǒng)。永磁體是一種更昂貴和金屬消耗量更大的選擇，但是這種技術(shù)的維護和更換工作量較小，因此更適合離岸風電運行的惡劣環(huán)境。

所以，在涉及更大離岸風滲透率的能源情景中，對永磁體和釹等稀土金屬的需求更大。對釹的需求取決于離岸風的滲透率，反之又與多種因素有關(guān)。例如，在岸風的局部規(guī)劃限制、海洋管理分區(qū)決定、離岸風穩(wěn)定性發(fā)展及其相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，甚至包括其他來源的稀土金屬需求，這將影響永磁體的價格以及離岸和在岸風之間的選擇。

太陽能光伏——預(yù)計銦、銀等金屬將助力發(fā)展

太陽能光伏技術(shù)是將陽光直接轉(zhuǎn)化為電力。太陽能技術(shù)有四種廣泛應(yīng)用的技術(shù)：第一種是晶體硅電池，在目前市場上所占的份額約為85%，晶體硅電池又分為單晶硅、多晶硅或非晶硅；第二種是銅銦鎵硒(CIGS)，這是一種“薄膜”技術(shù)，可以制成比晶體硅更薄的電池，在降低材料和制造成本的同時，讓電池變得更具柔性；第三種碲化鎘(CdTe)，也是一種“薄膜”技術(shù)，但是鎘的毒性和碲的未來供應(yīng)問題使該技術(shù)的前景變得不明朗。第四種是非晶硅或非晶硅鍺太陽能電池，雖然該技術(shù)的性能低于晶體硅，但可以印制在柔性材料上。

太陽能行業(yè)的未來金屬需求取決于太陽能裝機總量，以及在各種太陽能技術(shù)之間的選擇。例如，對銦的需求不僅取決于太陽能光伏技術(shù)的滲透率，而且還與GIGS技術(shù)裝置所占的比例有關(guān)，預(yù)計到2050年對銦的需求將隨著GIGS市場滲透率的變化而增長。銀在低碳未來的潛在需求增長同樣受技術(shù)選擇的影響較大，但與銦的潛在需求相反，“薄膜”技術(shù)市場滲透率的上升預(yù)計會減少光伏行業(yè)對銀的需求，因為只有晶體硅光伏電池使用大量的銀。

預(yù)計太陽能光伏電池將成為整體能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分之一。與其他技術(shù)相比，晶體硅光伏需要使用更多的銀，而CIGS需要更多的銦。對四種廣泛應(yīng)用的技術(shù)選擇的平衡對銦、銀和鋅等金屬具有顯著影響。因此，太陽能光伏類別中各種技術(shù)如何發(fā)展以及這些技術(shù)之間的演變將決定對各種金屬的需求。

儲能電池——鋰的需求量可能會大幅提高

儲能電池技術(shù)是將發(fā)電時的能量儲存起來，以供后續(xù)需要時使用。儲能電池行業(yè)的未來金屬需求主要取決于能源系統(tǒng)儲存的總體需求、儲能技術(shù)的選擇等。儲能電池可以劃分為：鉛酸、鋰離子和“其他”。鉛酸和鋰離子電池中通常使用塑料或鋼結(jié)構(gòu)，它們的主要金屬含量取決于電荷載子。鉛酸電池比鋰離子電池在成本上更具優(yōu)勢且技術(shù)上比較成熟。但鋰離子電池的能量重量比更有優(yōu)異，并且過去十年中價格大幅下降。“其他”類別包括許多其他電池化學物質(zhì)，例如鎳氫金屬和鈉硫電池，以及非電池儲能，如抽水蓄能水電、飛輪和氫氣。

以汽車中儲能電池的應(yīng)用為例分析，目前，汽車都配備了儲能電池(大部分是鉛酸蓄電池)，以幫助起動發(fā)動機并為汽車電子設(shè)備供電。按儲能能力從小到大分，包括啟停汽車、微型混合動力汽車、混合動力汽車和電動汽車。啟停汽車的市場滲透率上升可能使鉛酸蓄電池的需求增加，而純電動汽車的可行性選擇可能是鋰離子電池技術(shù)，因為它具有較高能量密度重量比。未來混合動力汽車的儲能技術(shù)的選擇上仍不確定，鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳化學電池、壓縮空氣儲存和飛輪儲能都在爭奪市場份額。

預(yù)計純電動汽車的發(fā)展將推高鋰(用于制造車輛中的鋰離子電池)的需求量。相比之下，如果電動技術(shù)滲透率較低，并且以輕度混合動力為主，那么鋰的需求水平將低得多，對鉛酸電池的需求可能會迅速增加。如果氫燃料電池汽車占主導(dǎo)地位，對鉑族金屬的需求可能會迅速增加。最終向哪個方向發(fā)展取決于多種因素，包括電池技術(shù)成本的降幅；充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是否經(jīng)濟和可行；關(guān)鍵金屬成分的相對成本等等。未來交通運輸?shù)闹饕獑栴}不僅在于道路上的車輛數(shù)量，還包括在未來幾十年中純電動汽車的覆蓋比例，是同時使用電力和傳統(tǒng)汽油的混合動力汽車占據(jù)主導(dǎo)地位，還是使用“金子彈”(如氫燃料電池)汽車。

低碳未來刺激礦物和金屬需求增長

金屬需求的增長方式取決于技術(shù)之間的選擇（例如風力發(fā)電和太陽能發(fā)電之間的平衡）、內(nèi)部技術(shù)選擇（例如在岸和離岸風電之間的平衡）、不同類型太陽能光伏電池之間的選擇、汽車向純電動或輕度混合動力方向發(fā)展的程度以及主導(dǎo)市場的電池類型。

加速風能、太陽能和儲能領(lǐng)域低碳技術(shù)的部署對商品市場（不僅是銦和釹等稀土）會產(chǎn)生切實影響。鋁、銅、銀、鋁土礦、鐵、鉛等礦產(chǎn)都可能受益于向低碳技術(shù)的強有力的轉(zhuǎn)變。可以預(yù)測，所有低碳能源系統(tǒng)的金屬消耗量將高于高碳系統(tǒng)。與傳統(tǒng)化石燃料機制相比，構(gòu)建低碳技術(shù)將帶來更高的材料密集型需求，但是將出現(xiàn)強勁增長的金屬需求答案仍不明確。