● 張安文/文

全球因過量碳排放引發(fā)的氣候變暖，已成為當今人類面臨的重大挑戰(zhàn)和必須解決的緊迫難題。因氣候變暖帶來了種種災難，如海平面上升，不加遏止將使某些島國不復存在?；蛘咂胀Z風就能帶來嚴重災害；大規(guī)模的森林火災頻頻增加，釋放更多CO2；氣候異常可能成為大概率事件，導致一些動植物群落消失；病毒細菌更易滋生；很多地方嚴重干旱缺水，不少熱帶雨林變?yōu)榛哪?；冰川消退，極地冰融，美好環(huán)境不復存在。有專家甚至推測，若平均氣溫地球升高6℃，世界末日就會來臨。有幾個實例可以形象地予以說明。

●2002年南極洲 3250 平方千米冰原35天內(nèi)全部融化，并且冰融速度加快。

●格陵蘭島平均每年融冰22立方千米，為1996年融冰量的2倍。

●聯(lián)合國氣候研究小組指出，到2100年若全球氣溫提高2℃以上,海平面將升高0.13～0.58米。

相關(guān)案例所在多有足夠深思和反省。地球只有一個，無度索取、無度排放，就是自毀家園。

減少碳排放，積極主動應對全球氣候變化并減少負面影響，已經(jīng)成為世界各國的共識。2015年的“聯(lián)合國氣候變化框架公約”即“巴黎協(xié)定”由近200個締約方簽署。這是1992年“聯(lián)合國氣候變化框架公約”，1997年“京都議定書”之后，人類歷史上應對氣候變化的第三個里程碑式的國際法律文本。巴黎協(xié)定達成5年來，已有超過30個國家出臺了碳達峰和碳中和的目標。我國于2020年9月22日，在十五屆聯(lián)合國大會上鄭重承諾，CO2排放力爭2030年前達到峰值，爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。這一重要宣示為我國應對氣候變化和綠色低碳發(fā)展提供了方向指引，也必將對我國未來幾十年的經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設帶來不可估量的巨大影響，對新能源和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長帶來十分難得的機遇和動力。2020年到2060年我國為應對碳達峰和碳中和將有巨額的投資，我國各行業(yè)都會獲益頗豐，稀土行業(yè)也不例外，見圖1。2020年到2060年，我國綠色經(jīng)濟年產(chǎn)值也將有很大增長，見圖2。

圖1 2020～2060年我國綠色能源累計投資額

圖2 2020～2060年我國綠色經(jīng)濟年產(chǎn)值（億元）

已有49個國家在2010年前實現(xiàn)碳達峰，占當時全球排放量36%，目前已有29個國家提出碳中和目標。設定目標，聯(lián)合行動，竭盡全力，達峰中和，減少CO2排放，遏制全球氣候惡化進程并恢復正常，已經(jīng)成為世界各國的共同戰(zhàn)略目標,并已經(jīng)和將要付諸有史以來的最大努力。（主要經(jīng)濟體碳達峰和碳中和時間簡表見表1）

表1 主要經(jīng)濟體碳達峰和碳中和時間簡表

從我國各行業(yè)碳排放占比來看，根據(jù)2017年數(shù)據(jù)，排放占比前四依次為供電與供熱、鋼鐵冶煉與加工、非金屬礦產(chǎn)、運輸倉儲及郵電，以上合計占全國碳排放總量的80%以上。（2017年我國各行業(yè)碳排放量及占比見表2）

從表2可看出我國供電供熱的碳排放占總排放量44.37%,運輸、倉儲、郵電占7.75%，這兩項之和占總排放的半壁江山。而減少這兩項排放的最有效措施,是以可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石燃燒方式。經(jīng)過多年的不懈努力，2020年我國電力總裝機22億千瓦,可再生能源為9.3億千瓦,占總裝機比例已達42.2%。其中水電占16.8%，風電占12.7%，太陽能發(fā)電占11.4%，生物質(zhì)發(fā)電占1.07%。

表2 2017年我國各行各業(yè)碳排放量及占比

值得一提的是，氫提取和應用，是最佳的降碳方案。氫產(chǎn)業(yè)的興起和必然興旺，將對全球經(jīng)濟和社會發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)產(chǎn)生顛覆性影響。利用新能源電力進行電解得到的是寶貴的綠氫，而不是化工、石化、冶金工業(yè)等生產(chǎn)的副產(chǎn)品灰氫和藍氫，當然利用火電進行電解得到的也是灰氫。（灰氫指上述企業(yè)利用化石燃料生產(chǎn)氫的同時也有碳排放，藍氫指有碳排放但進行碳捕集和碳封存）目前我國氫產(chǎn)量高達2500萬噸（副產(chǎn)品為主），氫應用產(chǎn)業(yè)有足夠的原料?？上渲写蟛糠质腔覛浜退{氫，今后利用風電等可再生能源電力進行電解得到綠氫，逐步替代化石燃料產(chǎn)生的灰氫，才是減少碳排放的王道。

稀土應用與節(jié)能減排有如下重要關(guān)聯(lián)：以稀土永磁為代表的稀土材料在風電裝備中具有重要作用；稀土材料將在太陽能發(fā)電裝置中獲得應用；風電、光電的存儲可利用寬溫區(qū)、大容量的稀土鎳氫電池；交通運輸行業(yè)包括汽車、高鐵、城軌、地鐵、飛機，以及艦船、航天等，也是稀土永磁材料和相關(guān)功能材料、結(jié)構(gòu)材料的重要用武之地。

2020年10月14日，來自全球約400家風能企業(yè)聯(lián)合發(fā)布了“風能北京宣言”（以下簡稱“宣言”）?！靶浴碧岢鲈凇笆奈濉币?guī)劃中，應為風電設定與碳中和國家發(fā)展戰(zhàn)略相適應的發(fā)展空間，安排每年新增裝機大于5000萬千瓦?！靶浴边€指出，到2025年后每年新增裝機容量大于6000萬千瓦。到2030年全國風電裝機應達到8億千瓦，2060年達到30億千瓦。

令人可喜的是，目前風電價格已有較大幅度降低，“三北”地區(qū)風電價格為0.16元/度，已基本具備與火電一爭高下的能力。預計2023年“三北”地區(qū)風電成本可實現(xiàn)0.1元/度，具有較強的供電價格競爭力，隨后海上風電價格也將具備市場競爭力。

如果今后的10年，風電年新增裝機容量平均達到5千萬千瓦，爭取40%采用永磁直驅(qū)方式，即2千萬千瓦總量，按每MW容量中用永磁體0.7噸計算，則僅風電一項年需稀土永磁體可達1.4萬噸。當然要達到永磁直驅(qū)電機占風電40%甚至更高的比例，也并非易事。除了要發(fā)揮好永磁電機體積小，比功率大、低電壓穿越能力強等優(yōu)勢之外，提供優(yōu)質(zhì)、高性價比、兼有較高機械性能、長壽命的稀土永磁體也是關(guān)鍵。過高的稀土原料價格，必然傳導到稀土永磁材料生產(chǎn)企業(yè)和風電制造企業(yè)，會大大影響稀土永磁材料在風電電機中應用量。同時稀土其他材料，尤其是添加稀土的結(jié)構(gòu)材料，也應該在風電裝備中派上用場，如開發(fā)稀土球鐵或稀土蠕鐵制作的風電塔架用稀土鋼，推廣風電筒用耐腐蝕中高強度稀土鋼應用等。

從全球風電發(fā)展看，麥肯齊公司預測到2030年全球新增容量為1太瓦，今后每年新增100GW（吉瓦），按稀土永磁電機滲透率為50%，則每年需稀土永磁體為3.5萬噸，如果80%由我國供應，可達2.8萬噸，這是一個可觀的數(shù)字。

從新能源汽車的需求看，全球新能源汽車2019年保有量為720萬輛，預計2050年將達到11億輛保有量。按每輛車用3千克稀土磁體計算，按照每年的產(chǎn)量計，平均每年消費磁體3.6萬噸，如果80%由中國供貨，則為2.9萬噸左右。低速電動兩輪或三輪車2050年提升11倍至24億輛，也對稀土永磁材料有很大的需求。

由此可見，今后的30年每年僅風電和新能源汽車，全球稀土永磁體的需求就將達7萬噸以上。如果再加上需求可能更大的各種工業(yè)電機，以及應用于機器人等各種微特電機、應用于電梯的電機、應用于磁選機和電聲器材的稀土永磁等等，都會有相當可觀的數(shù)量和每年較大的增量。

碳達峰和碳中和的剛性約束和緊迫目標，對全球各國尤其是排放量較大的國家而言，必須采取十分有效的措施，而最有效和最重要的措施就是減少化石能源的消耗。水電、風電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電就是最好的替代和減排方式。風電和太陽能發(fā)電都具有不均衡性，當然還離不開化石能源發(fā)電的調(diào)峰作用，同時大規(guī)模蓄電的需求也隨之而生。

抽水蓄能電站是重要的調(diào)峰手段之一，而水電、風電和太陽能，以及火電夜間富余電力可以用電解水制氫的方法，存儲不均衡發(fā)電富余的電能，也是有效的儲能調(diào)峰措施。電解產(chǎn)生的氫氣存儲有多種方式，稀土鎳氫材料儲存也可以作為一種可行的方式。由于不必考慮重量問題，尤其是更適合中小型分布式風光儲能站，有效的將風電、太陽能發(fā)電生產(chǎn)的綠氫儲存待用。當然利用稀土鎳氫電池也可以建立中小型蓄電站，用于存儲風電、光電電能，其安全性和對氣候的適應性明顯好于鋰離子電池。

稀土儲氫材料具有寬溫區(qū)的特性，在-40℃～40℃均可使用，對南方和北方極端溫度有較強的適應能力。當然要擴大這一方面的應用，還應盡可能提高比容量和降低成本，為儲能設施提供較高性價比的儲氫材料。

以汽車、高鐵為代表的交通工具是今后節(jié)能減排的重點。氫燃料電池車替代燃油車可能是最優(yōu)減排方案之一，也有人認為是最終解決方案。其能量轉(zhuǎn)化率達60%～80%，而且噪音小、零排放、裝置大小，更重要的是續(xù)航里程長，基本解除了里程焦慮。氧化鈧穩(wěn)定的氧化鋯可作為氫燃料電池的固體電解質(zhì)材料，加上鈧鋁合金在汽車飛機等方面應用的拓展，今后鈧的應用量將有較大的增長。稀土永磁電機用于高鐵、地鐵、輕軌等，具有顯著的節(jié)能效果。以稀土鋼、稀土鋁、稀土鎂為代表的高性能結(jié)構(gòu)材料，將為各種車輛的輕量化和降低能源消耗發(fā)揮作用，也有利于增加稀土高豐度元素的消費量。

全球20%的電力消耗在照明上，而我國為10%。隨著以LED節(jié)能燈價格下行和擴大應用，這一比例將會快速下降。LED節(jié)能燈消耗電量較同光效的白熾燈減少80%左右，較節(jié)能燈減少40%左右。根據(jù)Research And Markets網(wǎng)站預測2027年全球LED市場規(guī)模將達到787億美元。我國2021年LED芯片產(chǎn)值將達241億元，封裝產(chǎn)值達774億元，下游應用產(chǎn)值高達7414億元。產(chǎn)值重要，更重要的是LED巨大的節(jié)能減排效果。全球LED燈粉產(chǎn)量只有500噸左右，卻支撐了如此巨大的節(jié)能產(chǎn)業(yè)，獲得了明顯的節(jié)能效果，發(fā)揮出四兩撥千斤的功效。

稀土分子篩催化劑用于石油催化裂化，能夠增加4%的輕質(zhì)油產(chǎn)率，煉油成本降低了20%。稀土三元四元尾氣凈化器的應用，大大減少了汽車等移動源的有害氣體和粉塵排放。各種稀土催化材料為節(jié)能減排、改善環(huán)境可謂居功至偉。

碳達峰和碳中和事關(guān)全球環(huán)境氣候，乃至人類家園的生存條件和宜居程度，2050～2060年將是各國陸續(xù)實施碳中和的最后期限。在今后的30～40年間，以降低和取代化石能源為戰(zhàn)略目標的全球生態(tài)保衛(wèi)戰(zhàn)已經(jīng)打響。這不但給稀土應用提供更廣闊的舞臺，也對稀土原材料的性能和性價比提出了更高的要求?？梢钥隙ǖ氖?，稀土為最終實現(xiàn)碳中和這一全球共同戰(zhàn)略目標已經(jīng)和將要發(fā)揮應有的、甚至是不可替代的重要作用。

降碳大計，稀土有為，拓展市場，潛力可觀。如此難得的發(fā)展機遇已經(jīng)來臨，稀土上中下游產(chǎn)業(yè)鏈要加倍努力，萬萬不能錯失良機。