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風電和光伏對原材料的需求量化模型

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-09-02 06:44:10    作者:宮志強    瀏覽次數(shù):9
導讀

1. 時代大背景 能源改革勢不可擋。當前全球的電力來源結構仍以化石能源為主,占比約60%;可再生能源占比約30%;核電占比約10%。我們認為,未來新能源占比增加勢不可擋。2. 兩條產(chǎn)業(yè)鏈風電和光伏。風電的根本原理是動


1. 時代大背景

能源改革勢不可擋。當前全球的電力來源結構仍以化石能源為主,占比約60%;可再生能源占比約30%;核電占比約10%。我們認為,未來新能源占比增加勢不可擋。

2. 兩條產(chǎn)業(yè)鏈

風電和光伏。風電的根本原理是動能和電能的轉換,其中利用磁場變換。涉及的原材料有:稀土磁材(鐠釹鏑鋱),銅,鋁,鋼鐵,混凝土,碳纖維和玻璃纖維等。光伏的技術工藝較多,不同的工藝路徑涉及不同的原材料。重要的品種包括:銀,銅,銦,鎵,硒,二氧化硅,鎘,碲,鋁。其中鋁主要用于框架。

3. 形象展示

需求量到底有多大?

1)風機的裝機規(guī)律

從2010年后,普遍的風機規(guī)格在5MW/臺,風機直徑125米,高度125米。未來的規(guī)格預計會在20MW/臺,直徑250米,高度180米。不同的機型用量不一,重點品種用量(噸/GW,平均計算):鋁1000,銅3000,鉬100,鎳350,鋅5500。這樣要著重提及稀土品種的用量(噸/GW):鐠釹12-215,鋱0-7,鏑2-17,單位用量區(qū)間范圍較大,涉及不同的技術工藝。

2)光伏的需求量

光伏應用中,涉及不同技術對應的用量。其中通用的原材料(預計2030年水平)包括銅4600噸/GW,鋁7500噸/GW,硅3000噸/GW,混凝土6萬噸/GW,鋼鐵6.5萬噸/GW,塑料8600噸/GW,玻璃4.6萬噸/GW,銀10噸/GW。

其他技術方面,如CIGS(銅銦鎵錫),小金屬的使用量會驟增,比如銦的平均需求量約20噸/GW;當然,隨著技術進步,單位用量會下降。無論風電或光伏,最終都要配合儲能問題,儲能最重要的形式是電池,涉及鋰(正極)、鎳(正極)和銅(負極)。具體用量在歷往報告有很多敘述,本文不贅述。

4. 彈性對需求的測算

如果按照1000GW的風機新增裝機計算,以各自品種當前全球需求為基準,風機中原料增量排序分別為:稀土鏑鋱300%以上、稀土鐠釹53%、鋅46%、鉬33%、鎳18%、銅12%、鉻8%。同樣,在光伏中,如果按照1000GW的新增裝機計算,基于當前各自品種的全球年需求量,增幅分別為:銦176%、鎵133%、銀42%、硅38%、銅18%、鋁13%。

5. 總結

按照光伏新增裝機1000GW和風電新增1000GW口徑計算需求增量。

1)銅是風電和光伏都需要的必須品,這也是銅導電能力強的屬性使然。如果按照1000GW的風機和1000GW的光伏新增裝機計算,則銅的需求增量將達760萬噸,相比當前全球需求量增幅達30%。

2)稀土鏑鋱(300%以上)、銦(176%)分別是風機和光伏中需求增量最大的品種。

3)風機產(chǎn)業(yè)鏈會帶動鐠釹(53%),鋅(46%),鉬(33%)和鉻(8%)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈則帶動銀(42%)、硅(38%)和鋁(13%)。

6. 不確定性分析

如果商品價格上漲幅度過大,會刺激產(chǎn)業(yè)鏈不斷改變生產(chǎn)工藝以降低單耗。

1.時代大背景:能源改革勢不可擋

當前全球的電力來源結構仍以化石能源為主,占比約60%;可再生能源占比約30%;核電占比約10%。我們認為,未來新能源占比增加勢不可擋。

2.兩條產(chǎn)業(yè)鏈:風電和光伏

風電的根本原理是動能和電能的轉換,其中利用磁場變換。涉及的原材料有:稀土磁材(鐠釹鏑鋱),銅,鋁,鋼鐵,混凝土,碳纖維和玻璃纖維等。

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光伏的技術工藝較多,不同的工藝路徑涉及不同的原材料。重要的品種包括:銀,銅,銦,鎵,硒,二氧化硅,鎘,碲,鋁。其中鋁主要用于框架。

3.形象展示:需求量到底有多大?

3.1 風機的裝機規(guī)律

從2010年后,普遍的風機規(guī)格在5MW/臺,風機直徑125米,高度125米。未來的規(guī)格預計會在20MW/臺,直徑250米,高度180米。

首先注釋:直驅勵磁同步發(fā)電機(DD-EESG),便宜、功率大,缺點是效率低、電機結構復雜。直驅永磁同步發(fā)電機(DD-PMSG),維護低,效率高,缺點是貴。齒輪永磁同步發(fā)電機(GB-PMSG),維護低、效率高、重量輕、功率大,缺點是貴。齒輪雙饋感應發(fā)電機(GB-DFIG),便宜,但缺點是對瞬態(tài)敏感效率低。

不同的機型用量不一,重點品種用量(噸/GW,平均計算):鋁1000,銅3000,鉬100,鎳350,鋅5500。這樣要著重提及稀土品種的用量(噸/GW):鐠釹12-215,鋱0-7,鏑2-17,單位用量區(qū)間范圍較大,涉及不同的技術工藝。

3.2光伏的需求量

光伏應用中,涉及不同技術對應的用量。其中通用的原材料(預計2030年水平)包括銅4600噸/GW,鋁7500噸/GW,硅3000噸/GW,混凝土6萬噸/GW,鋼鐵6.5萬噸/GW,塑料8600噸/GW,玻璃4.6萬噸/GW,銀10噸/GW。

其他技術方面,如CIGS(銅銦鎵錫),小金屬的使用量會驟增,比如銦的平均需求量約20噸/GW;當然,隨著技術進步,單位用量會下降。

無論風電或光伏,最終都要配合儲能問題,儲能最重要的形式是電池,涉及鋰(正極)、鎳(正極)和銅(負極)。具體用量在歷往報告有很多敘述,本文不贅述。

4.對需求的彈性測算

如果按照1000GW的風機新增裝機計算,以各自品種當前全球需求為基準,風機中原料增量排序分別為:稀土鏑鋱300%以上、稀土鐠釹53%、鋅46%、鉬33%、鎳18%、銅12%、鉻8%。

同樣,在光伏中,如果按照1000GW的新增裝機計算,基于當前各自品種的全球年需求量,增幅分別為:銦176%、鎵133%、銀42%、硅38%、銅18%、鋁13%。

5.總結

按照光伏新增裝機1000GW和風電新增1000GW口徑計算需求增量。

1)銅是風電和光伏都需要的必須品,這也是銅導電能力強的屬性使然。如果按照1000GW的風機和1000GW的光伏新增裝機計算,則銅的需求增量將達760萬噸,相比當前全球需求量增幅達30%。

2)稀土鏑鋱(300%以上)、銦(176%)分別是風機和光伏中需求增量最大的品種。

3)風機產(chǎn)業(yè)鏈會帶動鐠釹(53%),鋅(46%),鉬(33%)和鉻(8%)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈則帶動銀(42%)、硅(38%)和鋁(13%)。

6.不確定性分析

如果商品價格上漲幅度過大,會刺激產(chǎn)業(yè)鏈不斷改變生產(chǎn)工藝以降低單耗。

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(文/宮志強)
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