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风电和光伏对铜的需求量化模型分析

发布时间:2021年11月8日 | 文章来源:长江有色金属 | 浏览次数:49 | 访问原文

1. 时代大背景

 

能源改革势不可挡。当前全球的电力来源结构仍以化石能源为主,占比约60%;可再生能源占比约30%;核电占比约10%。我们认为,未来新能源占比增加势不可挡。

 

2. 两条产业链

 

风电和光伏。风电的根本原理是动能和电能的转换,其中利用磁场变换。涉及的原材料有:稀土磁材(镨钕镝铽),铜,铝,钢铁,混凝土,碳纤维和玻璃纤维等。光伏的技术工艺较多,不同的工艺路径涉及不同的原材料。重要的品种包括:银,铜,铟,镓,硒,二氧化硅,镉,碲,铝。其中铝主要用于框架。

 

3. 形象展示

 

需求量到底有多大?

 

1)风机的装机规律

 

从2010年后,普遍的风机规格在5MW/台,风机直径125米,高度125米。未来的规格预计会在20MW/台,直径250米,高度180米。不同的机型用量不一,重点品种用量(吨/GW,平均计算):铝1000,铜3000,钼100,镍350,锌5500。这样要着重提及稀土品种的用量(吨/GW):镨钕12-215,铽0-7,镝2-17,单位用量区间范围较大,涉及不同的技术工艺。

 

2)光伏的需求量

 

光伏应用中,涉及不同技术对应的用量。其中通用的原材料(预计2030年水平)包括铜4600吨/GW,铝7500吨/GW,硅3000吨/GW,混凝土6万吨/GW,钢铁6.5万吨/GW,塑料8600吨/GW,玻璃4.6万吨/GW,银10吨/GW。

 

其他技术方面,如CIGS(铜铟镓锡),小金属的使用量会骤增,比如铟的平均需求量约20吨/GW;当然,随着技术进步,单位用量会下降。无论风电或光伏,最终都要配合储能问题,储能最重要的形式是电池,涉及锂(正极)、镍(正极)和铜(负极)。具体用量在历往报告有很多叙述,本文不赘述。

 

4. 弹性对需求的测算

 

如果按照1000GW的风机新增装机计算,以各自品种当前全球需求为基准,风机中原料增量排序分别为:稀土镝铽300%以上、稀土镨钕53%、锌46%、钼33%、镍18%、铜12%、铬8%。同样,在光伏中,如果按照1000GW的新增装机计算,基于当前各自品种的全球年需求量,增幅分别为:铟176%、镓133%、银42%、硅38%、铜18%、铝13%。

 

5. 总结

 

按照光伏新增装机1000GW和风电新增1000GW口径计算需求增量。

 

1)铜是风电和光伏都需要的必须品,这也是铜导电能力强的属性使然。如果按照1000GW的风机和1000GW的光伏新增装机计算,则铜的需求增量将达760万吨,相比当前全球需求量增幅达30%。

 

2)稀土镝铽(300%以上)、铟(176%)分别是风机和光伏中需求增量最大的品种。

 

3)风机产业链会带动镨钕(53%),锌(46%),钼(33%)和铬(8%)。光伏产业链则带动银(42%)、硅(38%)和铝(13%)。

 

6. 不确定性分析

 

如果商品价格上涨幅度过大,会刺激产业链不断改变生产工艺以降低单耗。

 

1.时代大背景:能源改革势不可挡

 

当前全球的电力来源结构仍以化石能源为主,占比约60%;可再生能源占比约30%;核电占比约10%。我们认为,未来新能源占比增加势不可挡。

 

2.两条产业链:风电和光伏

 

风电的根本原理是动能和电能的转换,其中利用磁场变换。涉及的原材料有:稀土磁材(镨钕镝铽),铜,铝,钢铁,混凝土,碳纤维和玻璃纤维等。

 

 

光伏的技术工艺较多,不同的工艺路径涉及不同的原材料。重要的品种包括:银,铜,铟,镓,硒,二氧化硅,镉,碲,铝。其中铝主要用于框架。

 

 

3.形象展示:需求量到底有多大?

 

3.1 风机的装机规律

 

从2010年后,普遍的风机规格在5MW/台,风机直径125米,高度125米。未来的规格预计会在20MW/台,直径250米,高度180米。

 

 

 

首先注释:直驱励磁同步发电机(DD-EESG),便宜、功率大,缺点是效率低、电机结构复杂。直驱永磁同步发电机(DD-PMSG),维护低,效率高,缺点是贵。齿轮永磁同步发电机(GB-PMSG),维护低、效率高、重量轻、功率大,缺点是贵。齿轮双馈感应发电机(GB-DFIG),便宜,但缺点是对瞬态敏感效率低。

 

不同的机型用量不一,重点品种用量(吨/GW,平均计算):铝1000,铜3000,钼100,镍350,锌5500。这样要着重提及稀土品种的用量(吨/GW):镨钕12-215,铽0-7,镝2-17,单位用量区间范围较大,涉及不同的技术工艺。

 

 

3.2光伏的需求量

 

光伏应用中,涉及不同技术对应的用量。其中通用的原材料(预计2030年水平)包括铜4600吨/GW,铝7500吨/GW,硅3000吨/GW,混凝土6万吨/GW,钢铁6.5万吨/GW,塑料8600吨/GW,玻璃4.6万吨/GW,银10吨/GW。

 

 

其他技术方面,如CIGS(铜铟镓锡),小金属的使用量会骤增,比如铟的平均需求量约20吨/GW;当然,随着技术进步,单位用量会下降。

 

无论风电或光伏,最终都要配合储能问题,储能最重要的形式是电池,涉及锂(正极)、镍(正极)和铜(负极)。具体用量在历往报告有很多叙述,本文不赘述。

 

 

4.对需求的弹性测算

 

如果按照1000GW的风机新增装机计算,以各自品种当前全球需求为基准,风机中原料增量排序分别为:稀土镝铽300%以上、稀土镨钕53%、锌46%、钼33%、镍18%、铜12%、铬8%。

 

 

同样,在光伏中,如果按照1000GW的新增装机计算,基于当前各自品种的全球年需求量,增幅分别为:铟176%、镓133%、银42%、硅38%、铜18%、铝13%。

 

 

5.总结

 

按照光伏新增装机1000GW和风电新增1000GW口径计算需求增量。

 

1)铜是风电和光伏都需要的必须品,这也是铜导电能力强的属性使然。如果按照1000GW的风机和1000GW的光伏新增装机计算,则铜的需求增量将达760万吨,相比当前全球需求量增幅达30%。

 

2)稀土镝铽(300%以上)、铟(176%)分别是风机和光伏中需求增量最大的品种。

 

3)风机产业链会带动镨钕(53%),锌(46%),钼(33%)和铬(8%)。光伏产业链则带动银(42%)、硅(38%)和铝(13%)。

 

6.不确定性分析

 

如果商品价格上涨幅度过大,会刺激产业链不断改变生产工艺以降低单耗。