能源利用

       全球要实现碳排放目标，需要能源结构向清洁能源转型。一要削减煤炭、石油、天然气等高碳化石能源发电；二要大规模发展并利用低碳清洁能源技术。

       世界银行2020年发布的《矿产促进气候行动：清洁能源转型的矿产强度》报告认为，雄心勃勃的气候行动将带来对矿产的大量需求。至2050年，全球需要消耗30多亿吨新能源矿物和金属；有17种矿产必不可少，包括锂、钴、石墨、铝、铁（钢铁）、铜、镍、铬、钼、镁、铅、钒、铟、钕、银、钛和锌。

       清洁能源技术主要包括风力涡轮机发电、太阳能光伏或聚光发电、电动汽车电池、电网储能、地热能、核能、碳捕获与储存，以及煤炭、天然气的清洁利用等。按照在清洁能源技术领域中的应用范围和供需影响程度，这17种矿产可分为4类。

       第一类为高影响力矿产，包括锂、钴和石墨3种，主要用于锂离子电池技术，目前基本没有替代品，其供需对未来影响巨大。

       锂、钴主要用于电池正极材料，石墨用于电池负极材料。据中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心公布的数据显示，锂、钴为中国紧缺矿种，对外依存度分别超过60%和95%；石墨主要指天然晶质石墨，其性能非人造石墨可比，是中国的优势矿种。

       第二类为高影响力并广泛应用于多种清洁能源技术的矿产，包括铝和铁（钢铁）。

其中，87%的铝应用于光伏发电，9.7%的铝应用于风能，其余的铝应用于水电、核能和储能。铁为金属之王，钢铁可应用于各技术领域。全球铝土矿资源估计为550亿吨至750亿吨；铁矿石资源量超过8000亿吨，其中含2300亿吨以上的金属铁；同时，金属铝、铁还可以回收一部分使用。这两种矿产均足以满足未来世界需求，但中国对铁矿石和铝土矿需求巨大，对外依存度分别超过80%和50%。

       第三类为广泛应用的矿产，包括铜、镍、铬、钼、镁、铅6种，具有稳定的需求条件，对清洁能源技术影响力中等。

       其中，铜的应用范围最广，应用于全部清洁能源技术中。镍是合金之王，应用于除聚光太阳能之外的所有清洁能源技术。铬应用于除聚光和光伏太阳能之外的其他技术。钼的47.3%、47.1%分别应用于风能和地热能，其余应用于核能、光伏发电、水电以及储能。镁应用于除太阳能和核能之外的其他技术。铅应用于风能、光伏、水电、储能和核能。铜、镍、铬为中国紧缺矿种，钼、镁、铅为中国优势矿种。

       第四类为中等影响力的矿产，包括钒、铟、钕、银、钛和锌6种，其应用范围中等，需求适度，资源储量充足。

钒应用于全钒液流电池，在电网中能存储上亿瓦时的能量，被视为巨型储能金属。铟主要应用于第三代太阳能电池——铜铟镓硒化物薄膜太阳能电池，其余应用于核能。用钕制造的高强度钕磁铁，用于混合动力汽车和风力发动机的发电机。大部分银应用于太阳能光伏发电系统中，主要用于晶体硅，少量银需求与聚光太阳能、核能有关。钛的64%将应用于地热技术，在碳存储和煤炭清洁利用中占34%。锌需求来自风能，主要用于保护风力涡轮机免受腐蚀，其余少量用于能源存储与光伏发电。上述6种矿产的需求增量在全球范围和中国都有保障。

       或许有人担心，开发利用这么多种矿产资源，会不会伴随更多的碳排放呢？世界银行专家对这17种矿产的碳排放规模进行了评估后认为，它们的碳足迹极少，从其开采到产品出厂，所产生温室气体排放量仅占化石燃料的6%。因此，这些矿产是能源结构向清洁能源转型的可靠保障。

     （作者单位：中国地质调查局天津地质调查中心、天津市地质学会）

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