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為實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)，中國將加快能源領(lǐng)域清潔低碳轉(zhuǎn)型。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電裝機規(guī)模將不斷增大，扮演更重要角色。可再生能源裝機發(fā)電對礦產(chǎn)資源的需求強度較大，需完整全面分析礦產(chǎn)資源約束對中國能源轉(zhuǎn)型的影響，為選擇未來轉(zhuǎn)型路徑提供科學(xué)依據(jù)。
一、研究背景
中國積極應(yīng)對全球氣候變化，展現(xiàn)大國擔(dān)當(dāng)，提出力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。這將加速中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提高風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電在能源供應(yīng)中的比例。國際能源署預(yù)測，為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，中國在2030-2060年間光伏發(fā)電裝機量每年需新增約220GW，風(fēng)力裝機量每年需新增約57GW。
綜合考慮建造和運營發(fā)電廠兩方面，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電較其他傳統(tǒng)電廠發(fā)電(煤電、核電等)需要消耗更多金屬或材料資源。在碳中和目標(biāo)下，大規(guī)模開發(fā)風(fēng)、光能源將消耗大量礦產(chǎn)資源。因此，亟需分析礦產(chǎn)資源約束對中國未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑的影響。
二、研究方法與結(jié)論
研究團隊采用多種模型，在巴黎協(xié)定溫控目標(biāo)下分析中國未來能源轉(zhuǎn)型路徑，并綜合考慮金屬或材料需求(回收效率、材料利用效率)和供給(產(chǎn)量、儲量)，判斷各類礦產(chǎn)資源能否支持能源轉(zhuǎn)型路徑。
若路徑可行，研究團隊將評估中國礦產(chǎn)資源進出口貿(mào)易對價格、風(fēng)險等方面的影響。
若路徑不可行，研究團隊將進一步建立礦產(chǎn)資源約束下的動態(tài)優(yōu)化模型，重構(gòu)中國能源轉(zhuǎn)型路徑，估算未來CO2減排缺口。
目前已開展的研究發(fā)現(xiàn)：
全球礦產(chǎn)資源不足以支撐實現(xiàn)巴黎協(xié)定下的全球及中國能源轉(zhuǎn)型路徑。碳中和目標(biāo)下，風(fēng)能和光能將在各國能源結(jié)構(gòu)中扮演更重要角色，需要大幅增加裝機量。光伏和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展共計需要20種關(guān)鍵金屬或材料。研究發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電發(fā)展將受銀、鎘、銦、硒、碲、銅等資源約束，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展將受鉻、鉬、鎳、錫、鋅、銅等資源約束。
中國礦產(chǎn)資源稟賦難以支持其能源轉(zhuǎn)型路徑，需適當(dāng)進口。在關(guān)鍵金屬或材料約束下，中國風(fēng)、光裝機量未來可能下降，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電裝機容量下降幅度分別最多為37.3%和17.9%。雖然，從全球來看，鋁、硼、鍺、錳、鈮、釩等金屬或材料現(xiàn)階段并未對風(fēng)力和光伏發(fā)電發(fā)展構(gòu)成約束，但就中國而言，以上金屬或材料儲量不足以支撐本國風(fēng)光發(fā)電大規(guī)模發(fā)展，仍需依賴進口。
若采用煤電替補風(fēng)光發(fā)電，中國可能難以助力巴黎協(xié)定目標(biāo)實現(xiàn)。由于受金屬或材料的資源約束，中國風(fēng)電和光伏裝機量將難以達到預(yù)期水平，火電將可能成為主要替補能源。預(yù)計在2060年中國最多將出現(xiàn)2.7GtCO2的減排缺口，難以助力實現(xiàn)巴黎協(xié)定目標(biāo)。
下一步，科研團隊將進一步完善上述研究工作，將金屬或材料資源儲量的未來波動幅度、除風(fēng)光發(fā)電外其他行業(yè)未來對金屬資源的需求等多種影響因素納入考量，更準(zhǔn)確全面分析礦產(chǎn)資源將如何影響中國未來能源轉(zhuǎn)型路徑。(段宏波 中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院教授)
原標(biāo)題：專家觀點 | 段宏波：礦產(chǎn)資源約束將重塑碳中和下的清潔能源轉(zhuǎn)型
