在過(guò)去的十年間，光伏和風(fēng)電之所以成為全球增長(zhǎng)最快的能源類型，核心因素在于成本的迅速下降。但是這一增長(zhǎng)趨勢(shì)可能會(huì)因?yàn)樵牧仙蠞q而逆轉(zhuǎn)。

全球風(fēng)電裝機(jī)量測(cè)算

數(shù)據(jù)顯示，2020年全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量733GW，其中中國(guó)為282GW;2020年全球新增風(fēng)電裝機(jī)量111GW，其中中國(guó)為72GW。根據(jù)媒體預(yù)測(cè)，2021—2030年，全球累計(jì)新增風(fēng)電裝機(jī)量為969GW，其中中國(guó)為447GW。“2020北京風(fēng)能大會(huì)”上，400多家風(fēng)電企業(yè)首度發(fā)起聯(lián)合宣言，宣言保證，將年均新增風(fēng)電裝機(jī)50GW以上。

2025年以后，中國(guó)風(fēng)電年均新增裝機(jī)容量應(yīng)不低于60GW，到2030年至少達(dá)到800GW，據(jù)此測(cè)算，中國(guó)2021—2030年之間累計(jì)新增風(fēng)電裝機(jī)量518GW，高于媒體預(yù)測(cè)，調(diào)整媒體數(shù)據(jù)中關(guān)于中國(guó)的新增風(fēng)電裝機(jī)量，整體預(yù)計(jì)2021—2030年之間全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量1040GW。

全球市場(chǎng)光伏裝機(jī)量預(yù)測(cè)

數(shù)據(jù)顯示，2019年全球累計(jì)光伏裝機(jī)量為693GW，其中中國(guó)為225GW，2020年中國(guó)新增光伏裝機(jī)量48GW。根據(jù)媒體數(shù)據(jù)調(diào)整預(yù)計(jì)2020年全球累計(jì)光伏裝機(jī)量833GW，高于歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)公布的最新全球累計(jì)光伏裝機(jī)量773.2GW;整體判斷2020年全球光伏裝機(jī)容量在800GW附近。

對(duì)于未來(lái)，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，“十四五”期間，國(guó)內(nèi)年均光伏新增裝機(jī)規(guī)模一般預(yù)計(jì)是70GW，樂(lè)觀預(yù)計(jì)是90GW。媒體預(yù)測(cè)2021—2023年全球年均光伏新增裝機(jī)規(guī)模在200GW，我們以此測(cè)算可推出2021—2025年全球新增發(fā)電裝機(jī)量1000GW。歐洲光伏業(yè)協(xié)會(huì)在2021年9月1日發(fā)布的《全球市場(chǎng)展望》預(yù)測(cè)稱，2021—2025年累計(jì)光伏新增容量1097GW。在最佳條件下，2021—2025年累計(jì)光伏新增容量將達(dá)1374GW，在中等條件下，預(yù)計(jì)全球光伏裝機(jī)總量將在未來(lái)5年達(dá)到以下里程碑：2021年900GW，2022年1100GW，2023年1300GW，2024年1600GW以及2025年1800GW。整體預(yù)計(jì)，2021—2025年，全球光伏新增裝機(jī)容量1000—1374GW。

全球風(fēng)電和光伏新增耗銅量

1、銅在風(fēng)電和光伏中的運(yùn)用

銅在風(fēng)電中的具體應(yīng)用組件為塔筒電纜、機(jī)組內(nèi)部升壓器、機(jī)組外部升壓器、風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電纜、電機(jī)、開關(guān)設(shè)備、控制電線和電纜、接地電線和電纜等，應(yīng)用范圍較廣。對(duì)于海上風(fēng)電來(lái)說(shuō)，各組件的銅使用強(qiáng)度均較陸上風(fēng)電有所提升，尤其是電纜，電纜銅用量占比可高達(dá)59%。盡管不同技術(shù)對(duì)銅使用強(qiáng)度略有影響，但由于電機(jī)和增速箱用銅量在風(fēng)電場(chǎng)整體的比例不高(8%—21%)，整體影響有限。

光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成，其中匯流箱、變壓器、銅導(dǎo)線等組件含銅量較多。

2、每GW耗銅量

風(fēng)電中對(duì)銅使用強(qiáng)度影響最大的因素是陸上新裝機(jī)與海上新裝機(jī)的選擇。Wood Mackenzie報(bào)告顯示，陸上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗5400噸銅，海上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗15300噸銅，光伏系統(tǒng)每GW裝機(jī)需耗銅5000噸。星展銀行數(shù)據(jù)顯示，陸上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗4000噸銅，海上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗10000噸銅，光伏系統(tǒng)中每GW裝機(jī)需要消耗5500噸銅。

結(jié)合兩家統(tǒng)計(jì)取均值，預(yù)計(jì)海上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗12650噸銅，陸上風(fēng)電每GW裝機(jī)需要消耗4700噸銅，光伏系統(tǒng)每GW裝機(jī)需要消耗5250噸銅。

3、2021—2025年全球年均風(fēng)電和光伏耗銅

根據(jù)上文測(cè)算2021—2030年全球風(fēng)電新增裝機(jī)量1040GW，考慮到2025—2030年風(fēng)電建設(shè)加快，預(yù)計(jì)2021—2025年年均風(fēng)電增量100GW。全球風(fēng)能理會(huì)(GWEC)在2020年預(yù)測(cè)，2021—2025年全球陸上新增裝機(jī)量分別為9.7GW、9.1GW、9.9GW、13GW、21.5GW，據(jù)此測(cè)算2021—2025年風(fēng)電年均耗銅57萬(wàn)噸。根據(jù)上文測(cè)算2021—2025年在中等條件下，全球光伏裝機(jī)總量會(huì)達(dá)到以下里程碑：2021年900GW，2022年1100GW，2023年1300GW，2024年1600GW以及2025年1800GW，以此測(cè)算光伏年均耗銅量108萬(wàn)噸，而在最佳條件下全球光伏年均耗銅量將達(dá)到144萬(wàn)噸。

整體判斷在光伏增長(zhǎng)一般情況下，風(fēng)電+光伏在2021—2025年耗銅量為165萬(wàn)噸/年，在光伏增長(zhǎng)最樂(lè)觀情況下風(fēng)電+光伏年均耗銅能達(dá)到200萬(wàn)噸增量。2020年，風(fēng)電+光伏耗銅僅106.5萬(wàn)噸，相較于2020年年均邊際增量達(dá)58.5萬(wàn)—93.5萬(wàn)噸，根據(jù)2020年全球銅需求2300萬(wàn)噸，邊際增幅在2.5%—4.1%。

全球風(fēng)電和光伏新增耗鋁量

“碳中和”目標(biāo)驅(qū)使下，減排是重中之重，太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐等自然能源替代傳統(tǒng)化石能源，進(jìn)而減少碳排放，成為未來(lái)主要趨勢(shì)。對(duì)應(yīng)鋁需求應(yīng)用，最主要體現(xiàn)在光伏裝機(jī)用鋁需求上，風(fēng)電裝機(jī)用鋁量相對(duì)有限。對(duì)光伏裝機(jī)用鋁增量的測(cè)算主要分為兩個(gè)部分：一是單位GW裝機(jī)耗鋁量;二是未來(lái)光伏裝機(jī)增量預(yù)測(cè)。

1、單位GW光伏裝機(jī)耗鋁量需求測(cè)算

鋁型材在光伏領(lǐng)域中主要是用于制造伏邊框和支架。

2、光伏邊框單位GW耗鋁量

光伏邊框的尺寸主要受組件中硅片電池總尺寸影響，總尺寸=電池?cái)?shù)量×單個(gè)硅片電池尺寸，實(shí)際情況是硅片尺寸和數(shù)量排列組合較多，所以參考組件龍頭企業(yè)的主要產(chǎn)品及其尺寸，以此作為鋁邊框的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。光伏邊框所使用的鋁合金類型，目前主要有6061、6063和6082三種，其密度分別為2.75g/cm3、2.69g/cm3以及2.71g/cm3。因此，光伏邊框耗鋁量為(橫截面面積×組件尺寸長(zhǎng)&寬×合金密度)，最終得出單位GW光伏邊框的耗鋁量大約在0.9萬(wàn)—1.1萬(wàn)噸。

3、光伏支架單位GW耗鋁量

光伏電站按照建設(shè)方式不同可分為分布式光伏電站和集中式光伏電站，鋁合金支架則更多應(yīng)用在分布式光伏電站。參考2016年國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院發(fā)表的《鋁合金支架與鋼支架經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析研究》一文，以淮南某20MWp分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目為參考。該項(xiàng)目基本風(fēng)壓：0.35kN/m2，基本雪壓：0.60kN/m2，支架設(shè)計(jì)使用年限為25年。采用單晶硅270wp組件，電池板組件尺寸為1650×990×40mm，每個(gè)組件19.5kg，44片組件為一個(gè)陣列。采用固定式，支架傾斜角度為23°。所有電池組件支架由立柱、斜梁、斜撐、檁條及連接附件構(gòu)成。所選用鋁合金主要材質(zhì)為6063—T6型，表面采用陽(yáng)極氧化處理，連接螺栓以及螺母墊片等采用C級(jí)普通螺栓。根據(jù)測(cè)算，單位GW分布式光伏電站所用支架耗鋁量約為1.9萬(wàn)噸。

國(guó)內(nèi)外光伏用鋁年均需求量預(yù)測(cè)

根據(jù)上文對(duì)單位GW光伏裝機(jī)耗鋁用量測(cè)算，再結(jié)合中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、歐洲光伏行業(yè)協(xié)會(huì)以及媒體數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，即“十四五”期間，國(guó)內(nèi)年均光伏新增裝機(jī)規(guī)模一般估計(jì)70GW，樂(lè)觀估計(jì)90GW，全球光伏新增裝機(jī)規(guī)模年均200GW。

那么光伏邊框耗鋁量國(guó)內(nèi)部分為70×1萬(wàn)噸—90×1萬(wàn)噸，即70萬(wàn)—90萬(wàn)噸;光伏支架部分耗鋁量主要集中在分布式光伏新增裝機(jī)，該部分占比國(guó)內(nèi)新增裝機(jī)總量的32%，即70×32%×1.9=42.56萬(wàn)噸—90×32%×1.9=54.72萬(wàn)噸，即拉動(dòng)鋁需求年均約50萬(wàn)噸。

綜合分析，國(guó)內(nèi)光伏用鋁需求年均大約在120萬(wàn)—140萬(wàn)噸;海外光伏用鋁需求大約在(200—80)×1.9=228萬(wàn)噸。

全球風(fēng)電和光伏新增耗鋅量

鋅在風(fēng)電和光伏行業(yè)中主要功能在于以鍍鋅或富鋅底漆的形式附著在鋼材外表面以防腐蝕，在光伏行業(yè)中主要運(yùn)用于碳鋼光伏支架上的防腐。據(jù)了解，支架的厚度一般大于2mm，特殊部位厚度不應(yīng)小于2.5mm。按照國(guó)標(biāo)要求，對(duì)于2mm基材，局部鍍鋅厚度不應(yīng)小于45μm，平均厚度不應(yīng)小于55μm。

相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究顯示，未來(lái)5年光伏用鋅量年均范圍為0—4萬(wàn)噸，整體新增量較小。而在風(fēng)電行業(yè)中耗鋅主要在風(fēng)電塔筒及螺栓兩大部分，內(nèi)陸干燥地區(qū)的鍍鋅層要小于近海及海上風(fēng)場(chǎng)等嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，據(jù)測(cè)算陸上風(fēng)電的鋼材單位耗鋅量約為100萬(wàn)—150萬(wàn)噸(均值125萬(wàn)噸);海上風(fēng)電的鋼材單位耗鋅量約為120萬(wàn)—180萬(wàn)噸(均值150)。根據(jù)IRENA測(cè)算，陸上發(fā)電機(jī)場(chǎng)普碳鋼需求約10萬(wàn)—14萬(wàn)噸/GW，取平均值為7萬(wàn)噸/GW;海上風(fēng)電場(chǎng)普碳鋼需求約11萬(wàn)—17萬(wàn)噸/GW，取均值為14萬(wàn)噸/GW。根據(jù)上文對(duì)海上和陸上2021—2025年風(fēng)電裝機(jī)量的預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2021—2025年全球風(fēng)電新增裝機(jī)耗鋅量年均值為10.3萬(wàn)噸，與2020年風(fēng)電領(lǐng)域耗鋅量相差不大，因此2021—2025年風(fēng)電耗鋅邊際增長(zhǎng)對(duì)鋅基本面改善十分有限。

總結(jié)

銅：在光伏增長(zhǎng)一般情況下，風(fēng)電+光伏2021—2025年年均耗銅量在165萬(wàn)噸，在光伏增長(zhǎng)最樂(lè)觀情況下風(fēng)電+光伏年均耗銅能達(dá)到200萬(wàn)噸增量，而2020年風(fēng)電+光伏耗銅僅106.5萬(wàn)噸，相較于2020年增量?jī)H為58.5萬(wàn)—93.5萬(wàn)噸，根據(jù)2020年全球銅需求2300萬(wàn)噸，邊際增幅在2.5%—4.1%。

鋁：在光伏增長(zhǎng)一般情況下，2021—2025年光伏年均耗鋁量在348萬(wàn)噸，在光伏增長(zhǎng)最樂(lè)觀情況下光伏年均耗鋁量能達(dá)到378萬(wàn)噸增量，2020年全球光伏耗鋁量為203.3萬(wàn)噸，那么這樣來(lái)測(cè)算，相較于2020年增量在150萬(wàn)噸，2020年全球鋁需求近6000萬(wàn)噸，邊際增幅在2.5%，影響相對(duì)有限。

鋅：鋅在光伏領(lǐng)域用量非常少，未來(lái)5年年均用量?jī)H1萬(wàn)—5萬(wàn)噸;風(fēng)電領(lǐng)域2021—2025年年均用量10.3萬(wàn)噸，2020年風(fēng)電領(lǐng)域耗鋅量10.4萬(wàn)噸，因此2021—2025年風(fēng)電耗鋅邊際增長(zhǎng)對(duì)鋅基本面改善十分有限。