硅材料與鋰材料
材料變革助推能源轉(zhuǎn)型的“兩條主線”
朱共山
全球綠色能源產(chǎn)業(yè)理事會(huì)主席
協(xié)鑫集團(tuán)董事長
(2023年3月)
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo),各位同仁:
大家下午好。非常高興參加今天的活動(dòng)。首先,我謹(jǐn)代表全球綠色能源產(chǎn)業(yè)理事會(huì),向論壇的召開表示祝賀。借助今天的活動(dòng),我也想向地球上的9大類96種有色金屬(包括大家常說的64種有色金屬)致敬。
一部人類的文明史就是一部材料的發(fā)展史。人類歷史從石器時(shí)代開始,到青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代,再到新材料時(shí)代,金屬材料始終是重要的基石。當(dāng)前,新一輪產(chǎn)業(yè)革命和科技革命正處關(guān)鍵時(shí)期,產(chǎn)業(yè)革命的根本是材料革命,科技革命的載體是材料科技。碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)背景下,硅材料和鋰材料作為兩大戰(zhàn)略性新興材料,正在能源轉(zhuǎn)型變革中發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。下面,我就硅材料、鋰材料“兩條主線”帶來的“兩大替代”,簡單向各位匯報(bào)一些看法。
硅材料是未來的“新煤炭”。能源轉(zhuǎn)型的實(shí)質(zhì),是硅能源替代碳能源。在2021年6月份的上海SNEC大會(huì)上,我首次提出一個(gè)觀點(diǎn)——碳中和正在催生一場“硅基能源”取代“碳基能源”的清潔替代革命。能源轉(zhuǎn)型的實(shí)質(zhì),是以“硅能源”為代表的清潔能源,替代傳統(tǒng)的“碳能源”。與碳能源日漸枯竭形成鮮明對(duì)比的是,硅能源或者說硅材料的有效利用才剛剛開始,而且?guī)缀跏侨≈槐M、用之不竭。硅材料作為光伏、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)的“火車頭”,是新能源、新材料和電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。在光伏領(lǐng)域,晶體硅材料市場占有率達(dá)90%以上,硅光伏電池占世界光伏電池總產(chǎn)量的98%以上,其中多晶硅電池約占55%,單晶硅電池約占36%,其它硅材料電池約占7%。目前,中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)量在全球市場份額均超過70%,連續(xù)多年位居世界第一。之所以能取得這樣的成績,除了政策引導(dǎo)、技術(shù)創(chuàng)新等因素之外,跟我國是全球最大的工業(yè)硅生產(chǎn)國、消費(fèi)國和出口國的背景也密不可分。截至2022年末,全球工業(yè)硅總產(chǎn)能為631萬噸,其中我國產(chǎn)能為571萬噸,占比高達(dá)90.5%。
在全球邁向碳中和的道路上,硅能源將扛起重任。去年年初,習(xí)總書記首次提出“硅能源”的概念,并提出積極有序發(fā)展光能源、硅能源、氫能源、可再生能源。光能源與硅能源是天生一對(duì)的“絕佳CP”——光能源為硅能源提供能量之源,硅能源為光能源提供最佳載體。光伏發(fā)電從硅基到系統(tǒng),每峰瓦太陽電池一年大約平均可發(fā)出1.5度電,能量回收期只有1年左右。協(xié)鑫FBR顆粒硅現(xiàn)在的綜合能耗,現(xiàn)在已經(jīng)做到只有傳統(tǒng)工藝的23%,每公斤電耗降至14度電以下,可以帶動(dòng)光伏系統(tǒng)全過程能耗再降低70-80%甚至更多,應(yīng)用至系統(tǒng)發(fā)電后,只需要半年多一點(diǎn)就可以收回生產(chǎn)過程中所消耗的能量。而太陽能組件可穩(wěn)定運(yùn)行25年以上,有些甚至達(dá)30年。也就是說,依托于硅能源的光能源,其全生命周期的電力產(chǎn)出是投入的65倍左右,是最經(jīng)濟(jì)、最普惠也最低碳的新能源材料基石。另外,協(xié)鑫的硅烷特氣規(guī)模全球第一,納米硅粉的制備工藝、環(huán)保能級(jí)、自動(dòng)化程度等目前也是全球第一,為顆粒硅等先進(jìn)硅能源的替代發(fā)展提供了源源不斷的上游保障。
從硅到光的能源轉(zhuǎn)變與應(yīng)用,將在實(shí)現(xiàn)碳中和的各類場景中扮演關(guān)鍵角色。過去十年,全球范圍內(nèi)的光伏度電成本降幅超過90%,光伏發(fā)電全球最低中標(biāo)電價(jià)只有一度電1美分左右。根據(jù)全球綠色能源產(chǎn)業(yè)理事會(huì)的模型預(yù)測,未來5年,全球電力增量中,光伏發(fā)電占比將達(dá)65%以上,正式超過煤電成為新型電力系統(tǒng)的主力軍。與此同時(shí),隨著技術(shù)、成本的提升與下降,“硅光氫”將成為深度脫碳的主流模式,硅變成綠電,綠電制備綠氫,綠氫再應(yīng)用到綠色化工,從材料端向下延伸,帶動(dòng)新一輪新能源裝備革命與應(yīng)用革命,構(gòu)建零碳經(jīng)濟(jì)的新范例。工業(yè)化時(shí)代的核心產(chǎn)品以碳基為主,電氣化時(shí)代的核心產(chǎn)品以硅為主,硅能源將從源頭改變世界,成為能源的心臟。
鋰材料是未來的“新油氣”。交通電氣化、移動(dòng)能源與儲(chǔ)能時(shí)代的源動(dòng)力主要都是鋰。碳排放大戶除了電力,就是交通運(yùn)輸,實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一是交通的電氣化替代,交通電氣化替代的核心,就是用鋰,來替代油和氣。去年,我國鋰離子電池行業(yè)穩(wěn)定在萬億級(jí)黃金賽道,動(dòng)力電池裝車量和儲(chǔ)能鋰電累計(jì)裝機(jī)均大幅增長,正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液四大材料技術(shù)均有較大進(jìn)步,同時(shí)也帶動(dòng)鋰電主材對(duì)應(yīng)的千億級(jí)市場。今年以來,雖然鋰價(jià)下跌,市場逐步回顧理性,但從資源稟賦來看,我國鋰資源相對(duì)匱乏,優(yōu)質(zhì)鋰資源稀缺,鋰資源開發(fā)技術(shù)和進(jìn)度與需求的增速還不匹配,鋰材料與電動(dòng)汽車、風(fēng)光儲(chǔ)能、通訊儲(chǔ)能、家用儲(chǔ)能之間的供需關(guān)系,仍將在一定時(shí)期內(nèi)處于失衡狀態(tài)。在動(dòng)力電池方面,不管是主流的磷酸鐵鋰、三元鋰,還是其它技術(shù)路線,都是電芯成本、安全訴求和能量密度之間的平衡側(cè)重,歸根結(jié)底都離不開鋰材料。
此外,儲(chǔ)能電池也是拉動(dòng)鋰資源需求增長的重要一環(huán)。國家《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》把儲(chǔ)能列在非常重要的位置。隨著大型風(fēng)光能源基地建設(shè)的加快,國家要求同步配置一定比例的配套儲(chǔ)能調(diào)峰設(shè)施,這將直接帶動(dòng)鋰電等新型儲(chǔ)能需求。除了電力系統(tǒng),在電信基站、海外用戶儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域,都對(duì)鋰電池有著旺盛需求。2022年中國通信基站項(xiàng)目采購的鋰離子儲(chǔ)能電池達(dá)到了10.7GWh,而根據(jù)國家對(duì)于5G基站的布局規(guī)劃,近兩年5G基站仍會(huì)處于高速建設(shè)期,電信基站市場對(duì)儲(chǔ)能電池需求還會(huì)進(jìn)一步增加。在海外市場,受到戰(zhàn)爭因素影響,歐洲電價(jià)飆升,讓更多家庭選擇能夠有效節(jié)省電費(fèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng),相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2022年歐洲家用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝量超過42萬組,電池規(guī)模超過9GWh。隨著“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng),10個(gè)國家數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)的加快,必然帶來對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品需求的增加。
當(dāng)前,全球各國都將鋰材料上升國家戰(zhàn)略資源高度。石油行業(yè)有“歐佩克”,鋰行業(yè),阿根廷、玻利維亞、智利等國正在醞釀成立“鋰佩克”,控制鋰礦產(chǎn)出,掌握定價(jià)權(quán)。未來的企業(yè)制勝之道,核心是上有材料,下有渠道,中間強(qiáng)研發(fā)。協(xié)鑫集團(tuán)作為綠色低碳先鋒企業(yè),一直堅(jiān)持硅材料、鋰材料、碳材料、半導(dǎo)體材料等齊頭并進(jìn),掌握科技王牌,布局先進(jìn)材料,兩手同時(shí)抓。
具體到鋰材料領(lǐng)域,協(xié)鑫重點(diǎn)聚焦上游的鋰礦、鹽湖資源開發(fā),以及正極材料、電池級(jí)磷酸鋰領(lǐng)域發(fā)力,銜接PACK包、儲(chǔ)能、換電站等移動(dòng)能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),形成業(yè)務(wù)閉環(huán),構(gòu)建鋰生態(tài)圈。協(xié)鑫擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PHY一步物理干法磷酸鐵鋰正極材料工藝,是當(dāng)前全世界最先進(jìn)的零碳電池材料黑科技。與傳統(tǒng)濕法工藝相比,工序從11步變成4步,生產(chǎn)成本、投資成本和能耗均降低40%以上,而且全程零排放。目前,協(xié)鑫在四川的仁壽、樂山,分別投建36萬噸和30萬噸磷酸鐵鋰正極材料項(xiàng)目,在眉山依托新一代硫酸法碳化工藝技術(shù),投建3萬噸電池級(jí)碳酸鋰項(xiàng)目,形成垂直一體化配套。我們也希望能以科技革命、材料革命帶動(dòng)應(yīng)用革命,為零碳未來作貢獻(xiàn)。
各位同仁,綠色低碳發(fā)展是通向零碳未來的必選項(xiàng),這決定了硅材料、鋰材料“兩條主線”和“兩個(gè)替代”是根本趨勢。3月20日,聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(huì)(IPCC)發(fā)布評(píng)估報(bào)告,報(bào)告提出,全球升溫1.5℃,物種滅絕達(dá)到“臨界點(diǎn)”,控制全球變暖的窗口正在關(guān)閉。報(bào)告建議,到2035年,國際社會(huì)需要將碳污染和化石燃料使用量迅速減少近三分之二。聯(lián)合國秘書長古特雷斯呼吁發(fā)達(dá)國家在2035年前實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電,富裕國家到2040年放棄煤炭、石油和天然氣。在此背景下,“雙碳”目標(biāo)不僅僅要確保如期實(shí)現(xiàn),而且很可能要加速實(shí)現(xiàn)。材料革命帶動(dòng)能源轉(zhuǎn)型,能源轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)零碳發(fā)展的道路,實(shí)質(zhì)上才剛剛開始。放眼未來,我們迫切需要中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)這樣的專業(yè)平臺(tái)、權(quán)威平臺(tái),團(tuán)結(jié)帶領(lǐng)行業(yè)一起進(jìn)步,共建美好未來。在此過程中,協(xié)鑫集團(tuán)也期待與大家一起合作,實(shí)現(xiàn)共贏發(fā)展。謝謝。
原標(biāo)題:朱共山:硅材料與鋰材料是助推能源轉(zhuǎn)型的“兩條主線”