基于系统动力学的清洁能源技术关键伴生金属可供性研究——以镓为例

清洁能源系统比传统能源系统更具金属密集性,清洁能源技术关键伴生金属可供性将成为制约清洁能源技术发展的潜在瓶颈。本文以镓为例,重点关注与清洁能源技术相关的终端需求,综合考虑载体金属氧化铝供求-价格和伴生金属镓供求-价格的相互作用关系建立系统动力学模型。在对模型进行有效性检验后,从全球经济增长率、太阳能电池发电总需求和技术进步3个参数出发设计8种情景,对全球镓可供性演化情况进行了仿真分析。结果显示:(1)在基准情景下,预计镓的需求和供给在模拟期间始终呈上升趋势,镓需求的年均增长率为12%,镓供给的年均增长率为10.7%.镓供求比的峰值出现在2039年,达最大值0.9,镓供需缺口最小;到2050年镓的供求比将降至0.6,镓的供给严重短缺,镓的价格预计将达到1262万元/吨,约为2001年的3倍;(2)情景分析结果表明,提高全球经济增长率、降低太阳能电池发电总需求和加快技术进步能够有效缓解金属镓供给短缺。提高全球经济增长率对缓解金属镓供给短缺的作用最大,加快技术进步的作用次之,而降低太阳能电池发电总需求的作用最低。最后,本文提出了化解镓资源约束的对策。