硅材料与锂材料
材料变革助推能源转型的“两条主线”
朱共山
全球绿色能源产业理事会主席
协鑫集团董事长
(2023年3月)
尊敬的各位领导,各位同仁:
大家下午好。非常高兴参加今天的活动。首先,我谨代表全球绿色能源产业理事会,向论坛的召开表示祝贺。借助今天的活动,我也想向地球上的9大类96种有色金属(包括大家常说的64种有色金属)致敬。
一部人类的文明史就是一部材料的发展史。人类历史从石器时代开始,到青铜器时代、铁器时代,再到新材料时代,金属材料始终是重要的基石。当前,新一轮产业革命和科技革命正处关键时期,产业革命的根本是材料革命,科技革命的载体是材料科技。碳达峰、碳中和目标背景下,硅材料和锂材料作为两大战略性新兴材料,正在能源转型变革中发挥重要的推动作用。下面,我就硅材料、锂材料“两条主线”带来的“两大替代”,简单向各位汇报一些看法。
硅材料是未来的“新煤炭”。能源转型的实质,是硅能源替代碳能源。在2021年6月份的上海SNEC大会上,我首次提出一个观点——碳中和正在催生一场“硅基能源”取代“碳基能源”的清洁替代革命。能源转型的实质,是以“硅能源”为代表的清洁能源,替代传统的“碳能源”。与碳能源日渐枯竭形成鲜明对比的是,硅能源或者说硅材料的有效利用才刚刚开始,而且几乎是取之不尽、用之不竭。硅材料作为光伏、半导体等产业的“火车头”,是新能源、新材料和电子信息等战略性新兴产业的重要基础。在光伏领域,晶体硅材料市场占有率达90%以上,硅光伏电池占世界光伏电池总产量的98%以上,其中多晶硅电池约占55%,单晶硅电池约占36%,其它硅材料电池约占7%。目前,中国光伏产业链各环节产量在全球市场份额均超过70%,连续多年位居世界第一。之所以能取得这样的成绩,除了政策引导、技术创新等因素之外,跟我国是全球最大的工业硅生产国、消费国和出口国的背景也密不可分。截至2022年末,全球工业硅总产能为631万吨,其中我国产能为571万吨,占比高达90.5%。
在全球迈向碳中和的道路上,硅能源将扛起重任。去年年初,习总书记首次提出“硅能源”的概念,并提出积极有序发展光能源、硅能源、氢能源、可再生能源。光能源与硅能源是天生一对的“绝佳CP”——光能源为硅能源提供能量之源,硅能源为光能源提供最佳载体。光伏发电从硅基到系统,每峰瓦太阳电池一年大约平均可发出1.5度电,能量回收期只有1年左右。协鑫FBR颗粒硅现在的综合能耗,现在已经做到只有传统工艺的23%,每公斤电耗降至14度电以下,可以带动光伏系统全过程能耗再降低70-80%甚至更多,应用至系统发电后,只需要半年多一点就可以收回生产过程中所消耗的能量。而太阳能组件可稳定运行25年以上,有些甚至达30年。也就是说,依托于硅能源的光能源,其全生命周期的电力产出是投入的65倍左右,是最经济、最普惠也最低碳的新能源材料基石。另外,协鑫的硅烷特气规模全球第一,纳米硅粉的制备工艺、环保能级、自动化程度等目前也是全球第一,为颗粒硅等先进硅能源的替代发展提供了源源不断的上游保障。
从硅到光的能源转变与应用,将在实现碳中和的各类场景中扮演关键角色。过去十年,全球范围内的光伏度电成本降幅超过90%,光伏发电全球最低中标电价只有一度电1美分左右。根据全球绿色能源产业理事会的模型预测,未来5年,全球电力增量中,光伏发电占比将达65%以上,正式超过煤电成为新型电力系统的主力军。与此同时,随着技术、成本的提升与下降,“硅光氢”将成为深度脱碳的主流模式,硅变成绿电,绿电制备绿氢,绿氢再应用到绿色化工,从材料端向下延伸,带动新一轮新能源装备革命与应用革命,构建零碳经济的新范例。工业化时代的核心产品以碳基为主,电气化时代的核心产品以硅为主,硅能源将从源头改变世界,成为能源的心脏。
锂材料是未来的“新油气”。交通电气化、移动能源与储能时代的源动力主要都是锂。碳排放大户除了电力,就是交通运输,实现“双碳”目标的重要途径之一是交通的电气化替代,交通电气化替代的核心,就是用锂,来替代油和气。去年,我国锂离子电池行业稳定在万亿级黄金赛道,动力电池装车量和储能锂电累计装机均大幅增长,正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大材料技术均有较大进步,同时也带动锂电主材对应的千亿级市场。今年以来,虽然锂价下跌,市场逐步回顾理性,但从资源禀赋来看,我国锂资源相对匮乏,优质锂资源稀缺,锂资源开发技术和进度与需求的增速还不匹配,锂材料与电动汽车、风光储能、通讯储能、家用储能之间的供需关系,仍将在一定时期内处于失衡状态。在动力电池方面,不管是主流的磷酸铁锂、三元锂,还是其它技术路线,都是电芯成本、安全诉求和能量密度之间的平衡侧重,归根结底都离不开锂材料。
此外,储能电池也是拉动锂资源需求增长的重要一环。国家《新型电力系统发展蓝皮书》把储能列在非常重要的位置。随着大型风光能源基地建设的加快,国家要求同步配置一定比例的配套储能调峰设施,这将直接带动锂电等新型储能需求。除了电力系统,在电信基站、海外用户储能、数据中心等领域,都对锂电池有着旺盛需求。2022年中国通信基站项目采购的锂离子储能电池达到了10.7GWh,而根据国家对于5G基站的布局规划,近两年5G基站仍会处于高速建设期,电信基站市场对储能电池需求还会进一步增加。在海外市场,受到战争因素影响,欧洲电价飙升,让更多家庭选择能够有效节省电费的储能系统,相关数据显示,2022年欧洲家用电池储能系统安装量超过42万组,电池规模超过9GWh。随着“东数西算”工程正式全面启动,10个国家数据中心集群建设的加快,必然带来对储能产品需求的增加。
当前,全球各国都将锂材料上升国家战略资源高度。石油行业有“欧佩克”,锂行业,阿根廷、玻利维亚、智利等国正在酝酿成立“锂佩克”,控制锂矿产出,掌握定价权。未来的企业制胜之道,核心是上有材料,下有渠道,中间强研发。协鑫集团作为绿色低碳先锋企业,一直坚持硅材料、锂材料、碳材料、半导体材料等齐头并进,掌握科技王牌,布局先进材料,两手同时抓。
具体到锂材料领域,协鑫重点聚焦上游的锂矿、盐湖资源开发,以及正极材料、电池级磷酸锂领域发力,衔接PACK包、储能、换电站等移动能源基础设施建设,形成业务闭环,构建锂生态圈。协鑫拥有完全自主知识产权的PHY一步物理干法磷酸铁锂正极材料工艺,是当前全世界最先进的零碳电池材料黑科技。与传统湿法工艺相比,工序从11步变成4步,生产成本、投资成本和能耗均降低40%以上,而且全程零排放。目前,协鑫在四川的仁寿、乐山,分别投建36万吨和30万吨磷酸铁锂正极材料项目,在眉山依托新一代硫酸法碳化工艺技术,投建3万吨电池级碳酸锂项目,形成垂直一体化配套。我们也希望能以科技革命、材料革命带动应用革命,为零碳未来作贡献。
各位同仁,绿色低碳发展是通向零碳未来的必选项,这决定了硅材料、锂材料“两条主线”和“两个替代”是根本趋势。3月20日,联合国政府间气候变化委员会(IPCC)发布评估报告,报告提出,全球升温1.5℃,物种灭绝达到“临界点”,控制全球变暖的窗口正在关闭。报告建议,到2035年,国际社会需要将碳污染和化石燃料使用量迅速减少近三分之二。联合国秘书长古特雷斯呼吁发达国家在2035年前实现无碳发电,富裕国家到2040年放弃煤炭、石油和天然气。在此背景下,“双碳”目标不仅仅要确保如期实现,而且很可能要加速实现。材料革命带动能源转型,能源转型驱动零碳发展的道路,实质上才刚刚开始。放眼未来,我们迫切需要中国有色金属工业协会这样的专业平台、权威平台,团结带领行业一起进步,共建美好未来。在此过程中,协鑫集团也期待与大家一起合作,实现共赢发展。谢谢。
原标题:朱共山:硅材料与锂材料是助推能源转型的“两条主线”