作者：沈照明

風(fēng)電新增裝機(jī)用銅量測(cè)算  單位：萬噸

資料來源：GWEC IEA ICA 中信期貨研究部

 

　　2020年9月，習(xí)近平總書記宣布中國(guó)將采取更加有力的政策和措施，力爭(zhēng)2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在同年12月的氣候雄心峰會(huì)上，習(xí)近平總書記進(jìn)一步宣布，到2030年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65％以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25％左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。

 

　　過去10年，光伏和風(fēng)電成本均出現(xiàn)明顯的下降，2009年1Mwh光伏發(fā)電成本約為350美元，2019年下降到40美元，降幅約86%，風(fēng)電成本下降約70%。IEA預(yù)測(cè)，未來10年，全球光伏和風(fēng)電發(fā)電成本將繼續(xù)下降，光伏成本將下降40%左右，全球各主要地區(qū)風(fēng)電成本降幅有所差異，陸上風(fēng)電發(fā)電成本下降約5%~10%，海上風(fēng)電發(fā)電成本將下降約40%~55%

 

　　當(dāng)前，越來越多的國(guó)家加入到巴黎協(xié)定，根據(jù)IEA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2021年一季度，全球主要經(jīng)濟(jì)體均已經(jīng)加入巴黎協(xié)定，這些經(jīng)濟(jì)體占全球GDP總量的七成，二氧化碳排放量占全球的71%。

 

　　隨之而來的就是傳統(tǒng)化石能源投資逐漸放緩，清潔能源投資將大幅增長(zhǎng)。根據(jù)IEA的預(yù)測(cè)，2021~2030年石油和天然氣年均投資為5170億美元，較2016~2020年下降27%，低排放的清潔能源技術(shù)2021~2030年年均投資為2750億美元，較2016~2020年增長(zhǎng)136.5倍。

 

　　為了完成碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，IEA預(yù)測(cè)，2030年全球光伏和風(fēng)電新增裝機(jī)容量將在2020年的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)將近4倍，超過1000GW，同時(shí)，新能源汽車銷量將在2020年的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)18倍，接近5500萬輛，全球銷售的汽車近六成是電動(dòng)的。

 

　　從光伏產(chǎn)業(yè)看，光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV System）是利用太陽(yáng)能電池直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器。從光伏產(chǎn)業(yè)鏈來看，銅主要應(yīng)用在下游，逆變器、匯流箱和蓄電池均須用到銅，主要是銅線纜和銅箔等，中游的焊帶也有用到銅，主要是銅錫合金。

 

　　根據(jù)ICA統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，1MW光伏裝機(jī)量耗銅約5.5噸；國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，1MW光伏裝機(jī)量耗銅約4噸；根據(jù)Navigant的研究，光伏三大應(yīng)用場(chǎng)景：集中式、居民用戶及零售1MW用銅量差別較大，分別為2.5噸、3.8噸和4.5噸。

 

　　考慮到集中式和居民用戶光伏發(fā)電所占比重較大，我們?cè)跍y(cè)算光伏新增裝機(jī)用銅量時(shí)，1MW用銅量取的數(shù)字是3.7噸。

 

　　受益于光伏發(fā)電成本在過去10年大幅下降，并且未來10年發(fā)電成本將繼續(xù)下降，光伏上網(wǎng)電價(jià)相較于煤電已經(jīng)有較大優(yōu)勢(shì)，光伏未來10年新增裝機(jī)前景樂觀。2020年，中國(guó)光伏新增裝機(jī)量為48.2GW，根據(jù)索比光伏的預(yù)測(cè)，到2030年，中國(guó)光伏新增裝機(jī)將攀升到110GW~130GW；2020年，全球光伏新增裝機(jī)量為130GW，索比光伏預(yù)測(cè)，到2030年，全球光伏新增裝機(jī)將達(dá)到315GW~375GW。

　　取1MW光伏裝機(jī)用銅量3.7噸，到2030年中國(guó)、全球光伏新增裝機(jī)用銅量將分別達(dá)到44萬噸和127.7萬噸。

 

　　從風(fēng)電產(chǎn)業(yè)看，組成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要部件是塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪增速器、變槳偏航系統(tǒng)、槳葉、聯(lián)軸器、電控系統(tǒng)等。從風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈來看，發(fā)電機(jī)、齒輪箱、控制系統(tǒng)及傳輸過程中均有用到銅線纜等，海上風(fēng)電用銅量比陸上風(fēng)電高，主要原因在于海上風(fēng)電需要更長(zhǎng)的線纜輸送電力。

 

　　根據(jù)ICA數(shù)據(jù)，1MW風(fēng)電裝機(jī)量用銅量4.7噸，其中陸上風(fēng)電1MW用銅量為3.5噸，海上風(fēng)電1MW用銅量9.6噸。IEA預(yù)測(cè)未來10年，全球陸上風(fēng)電發(fā)電成本可能下降5%~10%，海上風(fēng)電發(fā)電成本下降40%~55%，考慮到未來10年，甚至30年，海上風(fēng)電成本下降空間更大，筆者認(rèn)為海上風(fēng)電新增裝機(jī)量在風(fēng)電裝機(jī)量中的占比有望逐漸抬升，1MW風(fēng)電新裝裝機(jī)用銅量約為5.2噸。

 

　　2020年，中國(guó)和全球風(fēng)電新增裝機(jī)量分別為72GW和114GW，IEA預(yù)測(cè)，到2030年全球風(fēng)電新增裝機(jī)將達(dá)到280GW~390GW，這說明全球風(fēng)電前景非常樂觀。綜合IEA、GWEC等機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2030年中國(guó)和全球風(fēng)電新增裝機(jī)量將達(dá)到107GW和356GW。

 

　　取1MW風(fēng)電裝機(jī)用銅量5噸，到2030年中國(guó)和全球風(fēng)電新增裝機(jī)用銅量將達(dá)到61萬噸和202萬噸。

 

　　從儲(chǔ)能方面看，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是將能量以電的形式吸收、儲(chǔ)存、釋放的一款產(chǎn)品。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由蓄電池系統(tǒng)、PCS變流器系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)BMS、能量管理系統(tǒng)EMS、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。鋰電池由于其重量輕、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)且充電時(shí)間短等特性，在電化學(xué)儲(chǔ)能中占比高達(dá)90%。

 

　　銅在儲(chǔ)能中的應(yīng)用，主要是看電化學(xué)儲(chǔ)能，而電化學(xué)儲(chǔ)能看鋰電池，銅在鋰電池的應(yīng)用以銅箔的形式存在。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，10微米鋰電銅箔用量約為0.83kg/KWh，當(dāng)前主流鋰電銅箔厚度在6微米~8微米，估計(jì)鋰電銅箔用量約為0.63kg/KWh。

 

　　受益于技術(shù)革新及新能源汽車規(guī)模化效應(yīng)，過去10年，鋰電池成本下降超過八成，BNEF預(yù)測(cè)未來10年鋰電池成本還將繼續(xù)下降40%以上。2020年中國(guó)和全球累計(jì)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)分別為3.27GW和27.6GW，WoodMac預(yù)計(jì)，到2030年，中國(guó)和全球電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到153GW和741GW。

 

　　根據(jù)鑫欏鋰電的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)電化學(xué)累計(jì)儲(chǔ)能16.2GWh，2025年將增長(zhǎng)到94.6GWh。假設(shè)2026年~2030年中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能繼續(xù)按照30%的增速增長(zhǎng)，到2030年中國(guó)電化學(xué)累計(jì)儲(chǔ)能將達(dá)到351.4GWh，全球電化學(xué)儲(chǔ)能將達(dá)到1657.3GWh。

 

　　取鋰電池用銅量為0.63kg/KWh，到2030年中國(guó)和全球電化學(xué)新增儲(chǔ)能用銅量將達(dá)到5.1萬噸和24.1萬噸。

 

　　從新能源汽車方面看，電動(dòng)汽車的組成包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。電動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。

 

　　跟傳統(tǒng)車相比，新能源汽車多了電源及電力驅(qū)動(dòng)裝置，電池、電機(jī)及繞組線使得銅需求增加。新能源純電汽車用銅量約為83kg/輛，混合動(dòng)力汽車用銅量約為60kg/輛，明顯高于傳統(tǒng)車的20kg/輛，純電汽車電池用銅量約為整車用銅量的一半。

 

　　受益于電池成本下降，在碳達(dá)峰碳中和背景下，地面交通工具需要減少二氧化碳排放，這使得新能源汽車迎來了非常好的發(fā)展契機(jī)。根據(jù)中國(guó)政府的遠(yuǎn)期規(guī)劃，到2025年新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)車銷量的替代比例為20%，到2030年將達(dá)到40%以上，假設(shè)中國(guó)汽車銷量年均增長(zhǎng)2%，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)新能源汽車銷量將達(dá)到1200萬輛；根據(jù)HIS和Woodmac的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2030年，全球新能源汽車銷量將達(dá)到3800萬輛。

 

　　取中國(guó)新能源汽車用銅量78.4kg/輛，取其他地區(qū)新能源汽車用銅量75kg/輛，預(yù)計(jì)到2030年中國(guó)和全球新能源汽車銷量用銅量分別達(dá)到99.2萬噸和301.1萬噸。

 

　　從充電樁方面看，在充電樁中，銅主要應(yīng)用是以線纜形式存在。充電樁大致分三種類型，居民區(qū)交流充電樁，公共交流充電樁和直流充電樁。居民區(qū)和公共交流充電樁用銅量分別為2kg/根和8kg/根，公共直流充電樁用銅量約為70kg/根，其中居民：公共充電樁的比例在6:4，公共充電樁中，交流：直流的比例為6:4，我們估算中國(guó)1根充電樁用銅量約為14.32kg。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，海外其他地區(qū)私人充電樁占比更高，預(yù)計(jì)海外1根充電樁用銅量約為8.98kg。

 

　　由于充電樁的安置涉及到物業(yè)、國(guó)家電網(wǎng)、消防及4S店等，老舊小區(qū)的供電設(shè)備可能無法承受，物業(yè)和消防擔(dān)心安全問題，協(xié)調(diào)困難。盡管新能源汽車銷量出現(xiàn)了較為快速的增長(zhǎng)，但充電樁配套并不完善。2020年新能源汽車和充電樁比例大致為3:1。我們假設(shè)2021年之后新能源汽車和充電樁比例逐年降低0.1，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)和全球充電樁分別增加683.2萬根和2113.5萬根。

 

　　取中國(guó)和其他地區(qū)單根充電樁用銅量分別為14.32kg和8.98kg，預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)和全球新增充電樁用銅量分別為9.8萬噸和22.6萬噸。

 

　　在風(fēng)電、光伏發(fā)電成本和電池系統(tǒng)成本持續(xù)下降，并且預(yù)期未來10年還將繼續(xù)下降的背景下，清潔能源投資出現(xiàn)了明顯的成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在碳達(dá)峰和碳中和的背景下，清潔能源的投資有望加速。

 

　　根據(jù)IEA的預(yù)測(cè)，2030年碳中和領(lǐng)域投資額將達(dá)到49830億美元，較2016~2020年年均值增長(zhǎng)翻一倍以上。分部門來看，其中發(fā)電和交通領(lǐng)域增長(zhǎng)迅猛，分別增長(zhǎng)2倍以上和接近4倍；按技術(shù)領(lǐng)域來看，電力系統(tǒng)和電氣化增長(zhǎng)快速，分別增長(zhǎng)接近2倍和增長(zhǎng)6倍以上。

 

　　根據(jù)測(cè)算，到2030年，中國(guó)和全球光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、新能源汽車及充電樁帶動(dòng)的銅消費(fèi)增量分別為219.1萬噸和678.5萬噸。2021~2030年全球清潔能源領(lǐng)域用銅量將呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，年均增速達(dá)到17.5%，帶動(dòng)全球銅年均消費(fèi)增長(zhǎng)2.7%。

 

　　綜上所述，在碳達(dá)峰碳中和背景下，清潔能源領(lǐng)域的大規(guī)模投資，這無疑會(huì)推動(dòng)銅長(zhǎng)期需求增長(zhǎng)，尤其2021~2030年，清潔能源領(lǐng)域爆發(fā)式的規(guī)模擴(kuò)張，銅需求前景非常樂觀。但我們也要看到存在的一些問題，過去10年受益于原材料價(jià)格下行及技術(shù)革新，光伏、風(fēng)電和電池系統(tǒng)成本出現(xiàn)明顯下降，但自2020年以來，鋼鐵、硅料、銅、鋁、錫等清潔能源用到的主要原材料價(jià)格普遍出現(xiàn)大幅的上漲，這可能會(huì)使得未來降成本更加艱難，甚至成本可能增加，這會(huì)影響光伏和風(fēng)電裝機(jī)量，進(jìn)而會(huì)影響銅長(zhǎng)期需求節(jié)奏。（作者單位：中信期貨）