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觀點(diǎn)

新能源領(lǐng)域?qū)︺~消費(fèi)需求的拉動作用是非常顯著的，電動汽車和風(fēng)光發(fā)電投資在未來10年內(nèi)平均每年貢獻(xiàn)增量將達(dá)到50萬噸以上，且當(dāng)前快速發(fā)展期的增量可能會達(dá)到80萬噸/年，之后逐年遞減。

(相關(guān)資料圖)

正文

一、背景

近年來，全球主要國家和地區(qū)加速推出新政策加速新能源汽車對傳統(tǒng)燃油車的替代，主要體現(xiàn)在，通過提高排放標(biāo)準(zhǔn)等，促使燃油車退出以及加大補(bǔ)貼，支持新能源汽車的生產(chǎn)與購買。目前世界多數(shù)國家已經(jīng)出臺政策，規(guī)定了未來新能源汽車的滲透率和銷量指標(biāo)；而且歐洲及部分亞太國家已在未來規(guī)劃中明確表示將禁售燃油車，這將進(jìn)一步擴(kuò)大未來新能源汽車市場體量。具體各國政策見表1。

國際能源署去年年底發(fā)布的《2022年世界能源展望》報告顯示，隨著越來越多國家開始加速能源轉(zhuǎn)型，全球清潔能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個快速發(fā)展期，2022年可再生能源發(fā)電量有望增長20%。得益于風(fēng)能、太陽能等清潔能源發(fā)電量增長，今年全球二氧化碳排放量增幅有望從2021年的4%下降至1%。各國也明確了對推進(jìn)光伏、風(fēng)電項(xiàng)目提供多項(xiàng)支持措施，用以替代現(xiàn)有的石化燃料發(fā)電。具體各國政策見表2。

因此，本文將在碳中和背景下，研究未來新能源轉(zhuǎn)型對銅的需求。為了估算出未來幾十年發(fā)電側(cè)改革（由普通燃油車轉(zhuǎn)向新能源汽車，由石化燃料發(fā)電轉(zhuǎn)向光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電）所需的銅增量，本文將基于一些假設(shè)條件給出大概的估算結(jié)果。由于預(yù)測周期較長，技術(shù)變革和實(shí)現(xiàn)路徑難以準(zhǔn)確估計，因此本文主要以討論的形式描繪一個銅的終極消費(fèi)場景及未來銅消費(fèi)的增長展望。

二、新能源汽車的銅增長貢獻(xiàn)

日前，歐委會和歐洲理事會達(dá)成的《2035年歐洲新售燃油轎車和小貨車零排放協(xié)議》在歐洲議會獲得通過，表明，歐洲將在2035年停售新的燃油轎車和小貨車，這也一定程度上反映了全球新能源轉(zhuǎn)型的趨勢。高盛也預(yù)計，到2035年全球電動車滲透率將達(dá)到50%，突破一個關(guān)鍵的里程碑節(jié)點(diǎn)。本文假設(shè)到2035年，全球80%的燃油車銷量將被新能源汽車取代，其中50%為純電動汽車，30%為混合動力電車，進(jìn)而估算出生產(chǎn)新能源汽車需要的銅增量。

為了預(yù)測未來汽車總銷量，進(jìn)而預(yù)測出未來新能源汽車銷量，本文將基于過去幾年的數(shù)據(jù)，假設(shè)未來銷量的復(fù)合增長率，2015到2022年汽車和新能源汽車銷量見圖1。

已知近三年汽車銷量復(fù)合增長率為1.29%，本文假設(shè)2023年及之后的汽車銷量年增長率將逐年遞減，在2045年增長率為0%（速率年縮量恒定），即汽車銷量新增絕對量先增大再減少 ，同時假設(shè)新能源汽車銷量年增量恒定，并將在十年間替換80%的燃油車銷量， 則每年需至少新增485萬輛新能源汽車銷量。2023至2035年汽車及新能源汽車預(yù)期銷量見圖2，實(shí)際新能源汽車復(fù)合增速為15.15%。

根據(jù)IDTechEX分析師的計算，混合動力汽車的銅消耗量約為60kg，純電動汽車為83kg，燃油汽車平均用銅量為15kg/輛，則每年汽車產(chǎn)業(yè)需要的銅可見圖3。即年銅增量至少要達(dá)到30萬噸左右，年復(fù)合增速約為4.17%，銅在汽車側(cè)的總需求量能在2035年達(dá)到571萬噸的水平，占當(dāng)前全球精銅消耗量近25%。

進(jìn)一步假設(shè)在2045年，全球燃油車停售，銷量全部被替換為電動汽車，即整體汽車增速假設(shè)不變，新能車銷量占比在2035年達(dá)到80%，在2045年達(dá)到100%，其中純電動汽車占比70%，混合動力汽車占30%。依然假設(shè)新能源汽車銷量年增長率遞減，則2036至2045年汽車及新能源汽車預(yù)期銷量見圖4。

則2036年到2045每年汽車產(chǎn)業(yè)需要的銅可見圖5。即年銅增量也至少要達(dá)到13萬噸左右，2035年后的復(fù)合增速約為2.21%，銅在汽車側(cè)的總需求量能在2045年達(dá)到698萬噸的水平，占當(dāng)前全球精銅消耗量的近30%。

基于本章節(jié)的假設(shè)分析，可以看到在當(dāng)前技術(shù)路徑下，電動汽車的發(fā)展將在未來10年穩(wěn)定地提升銅的需求。在2035年達(dá)到80%滲透率的目標(biāo)假設(shè)下，汽車行業(yè)年均銅需求增長約30萬噸?？紤]到大量充電設(shè)施的建設(shè)，電動車發(fā)展帶動的用銅增長還會進(jìn)一步提高。

三、光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電的銅

需求增長貢獻(xiàn)

國際團(tuán)體世界能源理事會（World Energy Council）曾發(fā)表預(yù)測，光伏和風(fēng)力發(fā)電占全球電源的比重在2060年之前將增加到最低25%，最多39%。國際能源署(IEA)發(fā)布的《2020能源技術(shù)展望》報告預(yù)計在“可持續(xù)發(fā)展情景”下，全球能源系統(tǒng)將在2070年全面實(shí)現(xiàn)凈零排放。如果未來需要更多光伏、風(fēng)電裝機(jī)，那么討論電力裝機(jī)對未來用銅需求的拉動作用就是有意義的。

2021年，全球總發(fā)電量、石化燃料發(fā)電量和風(fēng)電發(fā)電量見圖6?？梢园l(fā)現(xiàn)全球范圍內(nèi)，石化燃料發(fā)電仍然占比很很大，達(dá)到61.4%，光伏風(fēng)電占比為10.2%。

第一步，假設(shè)是在2065年，總發(fā)電量的50%將被光伏、風(fēng)電替代，即風(fēng)電光伏發(fā)電占比提高約40%。在此基礎(chǔ)上可以估算未來需要的光伏、風(fēng)電裝機(jī)量，并根據(jù)此假設(shè)預(yù)測未來幾十年全球發(fā)電側(cè)新能源改革對銅的需求。

假設(shè)2022年及之后發(fā)電量年復(fù)合增速為2%。1985年至今，全球發(fā)電量年平均增速3%，而近10年只有2.5%，假設(shè)未來40年復(fù)合增速2%有一定參考性。按前文對新能源汽車改革的預(yù)測結(jié)果，為滿足行駛用電，電力需求增速將有所加大。假設(shè)汽車平均每百公里油耗為8升左右，EIA公布的2021年全球日均車用汽油消費(fèi)量為39.8億升，則全球汽車年總里程數(shù)約為18.2萬億公里，當(dāng)前全球汽車保有量為14.5億輛，則平均每輛汽車每年的行駛里程為1.26萬公里。純電動汽車用電量約為新能源車百公里平均耗電量17.5度，混合動力汽車為7.5度。假設(shè)上述參數(shù)在未來保持不變，則為滿足年新能源汽車增量需要的行駛耗電，則到2065年電車用電需求為2464Twh，占總用電量的比例約為3.5%，在未來40余年中將提高用電增速0.1-0.2pct。

已知2021年總發(fā)電量W0=28466Twh，根據(jù)假設(shè)，2065年光伏、風(fēng)電發(fā)電量為W2065=0.5*（W0*(1.02)^44+2464）=35250Twh，其中光伏、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電的分配占比則按最新披露的2020年全球光伏、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電的發(fā)電量進(jìn)行估計。2020年光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電的發(fā)電量分別為w1，w2，w3，2065年預(yù)計光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電發(fā)電量M1，M2，M3分別為Mi=（wi/w1+w2+w3）* W2065，i=1,2,3。計算出2065年需要的光伏、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電發(fā)電量S1，S2，S3的結(jié)果見圖7。

考慮到清潔能源發(fā)電時不可避免地存在利用率的差異，本文采用2020年全球光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電的加權(quán)平均容量因數(shù)（特定機(jī)組全年實(shí)際發(fā)電量/特定機(jī)組理論上全年最大發(fā)電量）估計各國發(fā)電機(jī)組理論上應(yīng)達(dá)到的裝機(jī)容量。2065年預(yù)計光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電所需的裝機(jī)容量B1，B2，B3為Bi=10000*Si /(24*365.25*ci)，ci 為容量因素，i=1,2,3，得到理論上全球需要的裝機(jī)容量（單位GW）。

已知2022年全球光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電的現(xiàn)存裝機(jī)容量為E1，E2，E3，預(yù)計2065年光伏、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電較2022年所需的年新增裝機(jī)容量G1，G2，G3為Gi=Bi-Ei，i=1,2,3。裝機(jī)容量對比見表3。

根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)計算，2022年光伏新增裝機(jī)量為191GW，截至2022年底為1046.6GW。如果按照這個速度計算，至2065年光伏裝機(jī)會達(dá)到9279GW，同樣的，如果未來40余年海上風(fēng)電保持2022年的新增裝機(jī)規(guī)模，至2065年會達(dá)到441.5GW。陸上風(fēng)電方面，如果新增裝機(jī)規(guī)模保持2.3%的復(fù)合增速，2065年總裝機(jī)規(guī)模會達(dá)到6809GW。據(jù)公開資料查詢光伏和陸上風(fēng)電的發(fā)電機(jī)組每GW裝機(jī)容量的用銅量約為5000噸，海上風(fēng)電發(fā)電機(jī)組用銅量為14000噸/GW?；谝陨蠑?shù)據(jù)，2022年光伏風(fēng)電裝機(jī)用銅量為150萬噸，而2065年為219萬噸，年均增量不超過2萬噸。本報告并未考慮光伏、風(fēng)電使用年限和報廢的問題，因廢銅回收后依然是供給的一部分，故僅考慮永續(xù)狀態(tài)下的銅需求量。

前文是按照目前的光伏、海風(fēng)、陸風(fēng)發(fā)電量比例平移推算的各類型占比，考慮到海上風(fēng)電資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高，而且不像光伏和陸上風(fēng)電那樣占用土地，適宜大規(guī)模開發(fā)，海風(fēng)可能在未來迎來大規(guī)模發(fā)展。因此，我們也將考慮把海上風(fēng)電的比例調(diào)高的影響。假設(shè)光伏和陸上風(fēng)電的貢獻(xiàn)比例各調(diào)低約20%（由海上風(fēng)電替代），結(jié)果會如何？最終預(yù)測所需的合計新增裝機(jī)容量見表4。

在這個假設(shè)下，未來40余年光伏需要新增裝機(jī)6090GW，海上風(fēng)電2300GW，陸上風(fēng)電4650GW，在2022年新增裝機(jī)基礎(chǔ)上，光伏維持不變亦可在2054年達(dá)到假設(shè)目標(biāo)，而海上風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模保持7.2%、陸上風(fēng)電保持1.2%的復(fù)合增速，可在2065年達(dá)到目標(biāo)。2054年的用銅規(guī)模會達(dá)到270萬噸/年的水平，平均下來年均增長不到4萬噸?；趯Ω黝惏l(fā)電的利用效率及單位裝機(jī)用銅量計算，在比例調(diào)整中，主要的用銅增量來自于海風(fēng)對陸風(fēng)的替代。因?yàn)橄鄬碚f，陸風(fēng)發(fā)電的銅使用效率最高，海風(fēng)和光伏相當(dāng)，與陸風(fēng)相比效率減少50%以上，即在年發(fā)電量相同時，要多使用一倍的銅。

從上文討論可以發(fā)現(xiàn)，如果假設(shè)2065年總發(fā)電量的50%被風(fēng)電和光伏替代，以目前的行業(yè)發(fā)展速度可以輕易實(shí)現(xiàn)，未來10-20年的用銅需求的拉動作用也非常有限。在上述分析中，有三個因素可能使得報告低估電力裝機(jī)對銅的需求拉動作用：一是容量因素，發(fā)電設(shè)備的實(shí)際利用效率可能更低；二是替換比例可能更高，或者在更短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)50%替換，三是光伏、陸風(fēng)、海風(fēng)的占比分配。因此在本章節(jié)的最后一部分，我們將諸多假設(shè)條件設(shè)的更激進(jìn)一些，以探討在更極限的情況下，這部分銅需求的增長情況。

首先，基于利用小時數(shù)資料，計算得到太陽能、海風(fēng)、陸風(fēng)發(fā)電設(shè)備利用率分別為14.5%、27.4%和22.8%，跟前文假設(shè)分別下調(diào)了1.5、12.6、11.2pcts。其次，我們考慮按照20年實(shí)現(xiàn)前述2065年目標(biāo)的條件重新計算。第三是考慮到光伏發(fā)展速度更快，在未來假設(shè)光伏發(fā)電量占風(fēng)光發(fā)電的比例由35%提高到50%，海風(fēng)從4.4%提升至10%，陸風(fēng)從60%降低至40%。在這個假設(shè)下，全球新增風(fēng)電、太陽能裝機(jī)用銅量在2042年將達(dá)到754萬噸，平均年增30萬噸銅。

在上述假設(shè)下，光伏和陸風(fēng)新增裝機(jī)年復(fù)合增速僅7%左右，海風(fēng)為15%。如果繼續(xù)調(diào)整，將陸風(fēng)占比降至20%，光伏提高至70%，那么至2042年這部分用銅需求會達(dá)到915萬噸，年均增加38萬噸。在這個假設(shè)下，光伏在2042年會達(dá)到累計12332GW，較目前增加11285GW，年均新增裝機(jī)564GW。2022年全球光伏裝機(jī)超過200GW，2023年預(yù)計會超過300GW，因而未來20年年均新增裝機(jī)564GW并非難以達(dá)成的目標(biāo)。

綜合上述討論，我們可以對未來光伏、風(fēng)電投資對銅的拉動效應(yīng)有一個初步的概念?；窘Y(jié)論如下，如果全球能源轉(zhuǎn)型是一個相對緩慢的過程，那么其對用銅量的拉動增長作用將非常有限。即按照一個保守的改革速度，其每年對銅需求的增長帶動不超過10萬噸，比如2065年全球風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)到50%。但假設(shè)激進(jìn)時，比如2065年實(shí)現(xiàn)80%的占比或2043年即實(shí)現(xiàn)50%占比等，此時年增量才有可能達(dá)到20-30萬噸，甚至接近40萬噸。

2023年，市場預(yù)計光伏裝機(jī)量新增100GW以上，加上風(fēng)電，帶動的銅需求總增長將達(dá)到55萬噸左右。所以我們假設(shè)未來20年風(fēng)光裝機(jī)帶動的銅需求增量保持55萬噸/年，即光伏新增裝機(jī)每年增加100GW/年，海風(fēng)和陸風(fēng)分別增加2GW/年。那么到2042年，風(fēng)光發(fā)電占比將達(dá)到83.6%，如果再加上核電、水電和其他能源發(fā)電，化石能源發(fā)電占比已所剩無幾。雖然目前來看，這樣的結(jié)果或許過于激進(jìn)。但即使將假設(shè)下調(diào)至30萬噸/年，全球風(fēng)光發(fā)電量的占比也將在2050年達(dá)到80%，加上水電、核電部分，基本實(shí)現(xiàn)了發(fā)電側(cè)的零排放。

四、總結(jié)

在全球碳中和、綠色轉(zhuǎn)型的背景下，銅的需求被長期看好，本報告從汽車和電力兩部分對能源轉(zhuǎn)型中銅的需求增長做了估算。

相對來說，關(guān)于汽車部分的預(yù)測可靠性更高，因?yàn)樾履茉雌嚨陌l(fā)展路徑相對更可預(yù)測。因此，未來10年，新能源汽車對全球銅的消費(fèi)拉動作用大概率將達(dá)到年均30萬噸。

關(guān)于電力部分，由于存在諸多變化和假設(shè)，較難準(zhǔn)確預(yù)測用銅需求，因而只有一個粗略的結(jié)論，以供參考：如果未來20-30年電力能源轉(zhuǎn)型速度偏緩，其對銅需求的拉動作用將非常有限，平均值不超過10萬噸/年，即使假設(shè)一個比較快速的能源轉(zhuǎn)型，其年均用銅增量也難超過30萬噸。于是，我們得到這樣一個結(jié)論：目前光伏、風(fēng)電裝機(jī)快速增長進(jìn)而帶動銅消費(fèi)大幅增加的情形并不能長久維持。在未來某個時刻，光伏、風(fēng)電行業(yè)將進(jìn)入一個平穩(wěn)期，雖然每年新增裝機(jī)規(guī)模巨大，但幾乎沒有銅增量，并且，當(dāng)前發(fā)展速度越快，這個平穩(wěn)期會越快到來。

總體來看，在能源轉(zhuǎn)型背景下，新能源汽車和光伏、風(fēng)電行業(yè)極大程度地刺激了銅的需求增長。從絕對量來看，如果全球14.5億輛汽車保有量全部替換為新能源汽車，需要的銅將達(dá)到8700萬噸，是當(dāng)前全球精銅用量的3.5倍。即使不考慮增量，當(dāng)前化石能源發(fā)電全部被風(fēng)電、光伏替代需要的銅也將達(dá)到6000萬噸以上。從年度增長來看，新能源汽車對銅需求增長的年均拉動效應(yīng)約為30萬噸，而風(fēng)電、光伏的拉動效應(yīng)平均來看預(yù)計落在20-30萬噸之間，且大概率呈前高后低。合計來看，預(yù)計未來10年，新能源汽車和光伏、風(fēng)電對銅需求的增長貢獻(xiàn)大概率都將維持在50萬噸/年以上。這意味著，如果傳統(tǒng)需求能夠隨經(jīng)濟(jì)回暖而恢復(fù)增長，需求增量疊加，未來銅消費(fèi)將迎來一個快速增長期。