矿产资源约束将重塑碳中和下的清洁能源转型

导读：全球矿产资源不足以支撑实现巴黎协定下的全球及中国能源转型路径。碳中和目标下，风能和光能将在各国能源结构中扮演更重要角色，需要大幅增加装机量。

为实现碳达峰碳中和目标，中国将加快能源领域清洁低碳转型。风力发电和光伏发电装机规模将不断增大，扮演更重要角色。可再生能源装机发电对矿产资源的需求强度较大，需完整全面分析矿产资源约束对中国能源转型的影响，为选择未来转型路径提供科学依据。

一、研究背景

中国积极应对全球气候变化，展现大国担当，提出力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这将加速中国能源结构转型，提高风力发电、光伏发电在能源供应中的比例。国际能源署预测，为实现碳中和目标，中国在2030-2060年间光伏发电装机量每年需新增约220GW，风力装机量每年需新增约57GW。
综合考虑建造和运营发电厂两方面，风力发电和光伏发电较其他传统电厂发电(煤电、核电等)需要消耗更多金属或材料资源。在碳中和目标下，大规模开发风、光能源将消耗大量矿产资源。因此，亟需分析矿产资源约束对中国未来能源结构转型路径的影响。

二、研究方法与结论

研究团队采用多种模型，在巴黎协定温控目标下分析中国未来能源转型路径，并综合考虑金属或材料需求(回收效率、材料利用效率)和供给(产量、储量)，判断各类矿产资源能否支持能源转型路径。

若路径可行，研究团队将评估中国矿产资源进出口贸易对价格、风险等方面的影响。

若路径不可行，研究团队将进一步建立矿产资源约束下的动态优化模型，重构中国能源转型路径，估算未来CO2减排缺口。
目前已开展的研究发现：

全球矿产资源不足以支撑实现巴黎协定下的全球及中国能源转型路径。碳中和目标下，风能和光能将在各国能源结构中扮演更重要角色，需要大幅增加装机量。光伏和风力发电发展共计需要20种关键金属或材料。研究发现，光伏发电发展将受银、镉、铟、硒、碲、铜等资源约束，风力发电发展将受铬、钼、镍、锡、锌、铜等资源约束。

中国矿产资源禀赋难以支持其能源转型路径，需适当进口。在关键金属或材料约束下，中国风、光装机量未来可能下降，光伏发电和风力发电装机容量下降幅度分别最多为37.3%和17.9%。虽然，从全球来看，铝、硼、锗、锰、铌、钒等金属或材料现阶段并未对风力和光伏发电发展构成约束，但就中国而言，以上金属或材料储量不足以支撑本国风光发电大规模发展，仍需依赖进口。

若采用煤电替补风光发电，中国可能难以助力巴黎协定目标实现。由于受金属或材料的资源约束，中国风电和光伏装机量将难以达到预期水平，火电将可能成为主要替补能源。预计在2060年中国最多将出现2.7GtCO2的减排缺口，难以助力实现巴黎协定目标。

下一步，科研团队将进一步完善上述研究工作，将金属或材料资源储量的未来波动幅度、除风光发电外其他行业未来对金属资源的需求等多种影响因素纳入考量，更准确全面分析矿产资源将如何影响中国未来能源转型路径。