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战略性新兴产业将从四个方面拉动金属需求
河南有色金属网站 www.hnnm.cn 时间:2022-05-06 15:42 来源:

国家“十四五”规划及2035年远景目标纲要提出:着眼于抢占未来产业发展先机,培育先导性和支柱性产业,推动战略性新兴产业融合化、集群化、生态化发展。一是聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等九大战略性新兴产业,培育新的支柱性产业;二是在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。

战略性新兴产业的培育和快速发展,将对相关金属矿产品的需求带来重大影响。结合国家战略性新兴产业发展规划,从以下十个方面进行梳理:

1. 新一代信息技术

新一代信息技术包括下一代信息网络产业、信息技术服务、电子核心产业、网络信息安全产品和服务、人工智能等。其中,网络设备、集成电路等细分领域加快发展,带动相关稀有金属矿种需求快速增长。

网络设备:我国5G规模化商用,5G光纤需求量预计是4G的2~3倍,光纤用四氯化锗需求量有望井喷;大量运用射频元件,带动砷化镓需求增加。

集成电路:5G时代刺激通信PCB需求,带动铜箔需求明显增加;半导体和集成电路是信息化时代的核心,第一代半导体材料主要是硅、锗等单质半导体材料,第二代半导体材料主要是二元/三元化合物半导体材料,如砷化镓、锑化铟等,第三代半导体材料主要包括碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石、氮化铝等。此外,集成电路普遍含有铜、锡、镍、锌、铝、铬、铅,也存在部分银、铂系元素贵金属。集成电路钽电容器主要涉及钽金属。

量子计算:铷、铯有可能成为量子计算的主要存贮材料。

2. 生物技术

生物产业包括:生物医药产业、生物医学工程产业、生物农业产业、生物制造产业、生物质能产业。用作生物材料的金属材料,主要有不锈钢、钛及钛合金、钴基合金、镍钛形状记忆合金、贵金属等。

3. 新能源

新能源产业包括:核电、风能、太阳能、智能电网、其他新能源等产业。能源结构转换,尤其是风电和太阳能的快速发展,将带动相关金属矿种需求快速增长。

核能:核燃料金属包括铀、钍、钚、氘。核电常用的关键材料主要包括碳(锰)钢、低合金钢、不锈钢、锆合金、钛铝合金和镍基合金等,涉及的关键金属品种包括:铍、锂、锆等。

风能:风电重点金属包括铝、铜、钼、镍、锌,风机中原料增量较快的金属资源包括稀土镝铽、稀土镨钕、锌、钼、镍、铜、铬。

太阳能:光伏电池及组件包括晶体硅、柔性砷化镓、硅基薄膜、碲化镉、铜铟镓硒、钙钛矿等。光伏重点金属包括铜、铝、银、硅、钢铁,增幅较快的金属品种包括铟、镓、银、硅、铜、铝。

4. 新材料

新材料产业是其他战略性新兴产业的基础性和先导性产业,与各大战略新兴产业相对应的新材料不再重复论述。此外,还涉及前沿新材料,如石墨烯材料、3D打印材料、超导材料等。这些领域短期用量大幅增长的机会不大,未来有很大的发展潜力,但也有很大不确定性。

石墨烯材料被认为是一种未来革命性的材料,在能源、生物医学、材料学等方面有很大的应用潜力,主要矿产为石墨,但目前仍未找到可能大规模放量的市场。

3D打印未来具备规模化发展的潜力,但主流观点认为,未来3D打印仍将是传统制造工艺的补充。金属3D打印主要用在航空航天设备制造、医疗定制、模具等领域,涉及的金属粉末材料主要有纯钛及钛合金、铝合金、镍基合金、钴铬合金、铜基合金等。

超导材料未来在磁体、电力电缆、高科技等领域有很大的应用潜力,但大规模应用也有待技术的持续进步。该领域涉及金属品种达28中,最优的金属有铌、铅、锂、钽、锌、铝等。

5. 新能源汽车

新能源汽车对传统燃油车的替代,正带来全球最为重大的技术和产业变革,并拉动相关金属品质实现数十倍的增长。

新能源汽车的核心是动力电池、电机及电控系统。动力电池以三元锂电池及磷酸铁锂电池为主,其正负极材料主要涉及的核心资源品种有锂、钴、镍、石墨等,这些品种受益最为显著;同时,锰、铝、铜、萤石等消费也受到显著拉动。

电机以永磁同步电机为主,钕铁硼磁体涉及的核心金属品种是稀土等。

同时,新能源汽车朝着智能化方向快速发展,将拉动传感器、芯片的大规模应用,主要涉及镓、铟、锗、硅等品种。

6. 氢能和储能

氢能和储能未来拥有巨大的应用潜力,但目前市场仍有待培育。其中,储能的需求随着新能源的快速发展正迎来快速增长,氢能的市场仍有待逐步培育。

氢燃料电池车未来在长途客运货运及特种车等领域有很大应用潜力,但当前受制于成本因素,市场推广存在较大难度。涉及的核心金属品种是铂族元素(铂、钯、钌等)。氢能存储中,金属储氢是重要的可选方案,其单位体积储氢量可达到甚至超过液态氢的水平。涉及的核心金属材料有钛合金、镁合金、稀土等。

锂电池在储能领域最具优势的是低成本的磷酸铁锂电池,其大规模应用将主要拉动锂的消费,同时受益的还有磷、锰等。

钠电池在储能及低端动力领域有较大应用潜力,其主流正极材料为普鲁士白,并朝着高锰普鲁士白的方向发展,利好锰的消费;负极主要采用硬碳。

钒液流电池也是工业储能的备选技术方案,如能大规模推广,将显著利好钒的消费。

7. 绿色环保

绿色环保领域涉及的金属需求相对较少,比较突出的两个领域是LED节能灯和汽车尾气净化器。

LED节能灯等高效照明产品是照明灯具发展的大趋势,其中的关键材料是化合物半导体微结构材料,即“MO源”,涉及的主要金属品种为镓、铟等。

全球汽车排放标准不断提升,利好尾气净化催化剂的应用,涉及的核心金属品种是铂和钯,但未来零排放的纯电动车的大规模推广应用,会对其市场应用形成一定压制。

8. 高端装备

智能制造装备将采用大量的力敏、热敏、光敏、磁敏、射线敏等传感器,其中,半导体传感器最为常见,主要涉及铟、锗、镓等稀有金属。因此,这些品种将显著受益于智能制造的大规模推广。机加工硬质合金的市场增长总体相对平稳,主要涉及的金属是钨,其次有钴、钼等。

轨道交通装备主要涉及轨道和轴承特种钢、永磁电机相关材料。在未来全球高铁建设提速的背景下,有望显著拉动相关资源需求,涉及的重点金属品种有铬、镍、钼、稀土等。

9. 航空航天

航空领域飞机制造是国内快速增长的新兴产业。飞机用料中,铝合金材料占50%~70%(包括铝锂合金),镁合金占5%~10%左右;同时,钛合金的比重也在不断加大,尤其是用在需要耐高温的超音速喷气式飞机上。在飞机发动机领域,主要采用耐高温的铼、镍钨钼等合金材料。此外,还有添加多种稀有元素的高强钢。总体而言,随着国内飞机制造业的发展,铝、镁、钛等受益最显著,其次是镍、钨、钼、铌、锂、稀土等。

我国航天事业不断蓬勃发展。更能耐高温、抗辐射的钛合金,成为火箭、导弹及宇宙飞船等的结构、容器等方面的主要制造材料。高精度要求的零部件和结构件对金属铍和铍铝合金的需求也会增加。卫星相关的结构材料,主要涉及钛、铼、钨、钼等。宇宙飞船的离子推进发动机主要采用铯、铷。

10. 海洋装备

建设海洋强国,是中国特色社会主义事业的重要组成部分。海洋装备则是海洋强国战略的重要支点。

就海洋装备而言,钛金属质轻、高强、耐蚀,特别对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫能力,是优质轻型结构材料,被称为“海洋金属”。

此外,大型舰艇尤其是航空母舰对合金耐冲钢材的需求巨大。在该类材料中,高密度的钨元素是最主要的也是最难突破的技术之一,航母甲板合金钢板的钨元素含量超过30%。

综合上述分析,战略性新兴产业领域对有关金属需求造成重大影响的可大致归为四个方面:

一,新能源汽车动力电池及储能电池领域的增量空间巨大,有望导致锂、钴、镍、石墨、锰、稀土、磷等需求的剧增,同时拉动铝、铜、萤石等品种的增长,还可能刺激钒的消费;未来随着氢能产业的不断培育,有望拉动铂族元素(铂\钯等)、钛、镁、稀土等需求的增长。

二,新能源在能源中的占比不断提升,使得核能用锆、铍、锂,太阳能用硅、镓、铟、碲、银等,风能用稀土、钼等的需求有望迎来快速增长。

三,芯片和半导体领域的高端发展,带动镓、铟、锗、锡、硅、钽等稀有金属需求的大幅增长,量子计算、离子推进发动机等尖端科学领域有望带动铷、铯需求的大幅增长。

四,航空航天、海洋装备、医疗器械及其他高端装备领域对结构材料提出了更高要求,从而利好钛、铼、铍、铝、镁、钨、钼、铌等金属及合金材料的需求。