硅與鋰材料變革助推能源轉(zhuǎn)型的“兩條主線”

協(xié)鑫集團(tuán)董事長 朱共山

當(dāng)前，新一輪產(chǎn)業(yè)革命和科技革命正處于關(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。在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)背景下，硅和鋰作為兩大戰(zhàn)略性新興材料，正在能源轉(zhuǎn)型變革中發(fā)揮著重要的推動(dòng)作用。

我就硅材料、鋰材料“兩條主線”帶來的“兩大替代”，簡單談一些看法。

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，硅能源的有效利用才剛剛開始，而且?guī)缀跏侨≈槐M、用之不竭的。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)。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。我國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。2022年年初，習(xí)近平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1年大約平均可發(fā)出1.5千瓦時(shí)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，已經(jīng)做到只有傳統(tǒng)工藝的23%，每公斤電耗降至14千瓦時(shí)電以下，可以帶動(dòng)光伏系統(tǒng)全過程能耗再降低70%~80%，應(yīng)用至系統(tǒng)發(fā)電后，只需要半年多就可以收回生產(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)模全球領(lǐng)先，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領(lǐng)先，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10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1美分/千瓦時(shí)左右。全球綠色能源產(chǎn)業(yè)理事會(huì)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。今年以來，雖然鋰價(jià)下跌，市場逐步趨于理性化，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)度與需求的增速仍不匹配，而鋰材料與電動(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，還將在一定時(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，還是其他技術(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。

當(dāng)前，全球各國都將鋰材料上升到國家戰(zhàn)略資源的高度。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)，同時(shí)在正極材料、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)鑫在四川仁壽、樂山分別投建了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。協(xié)鑫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)。

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(shì)。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)。

放眼未來，我國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。