綠(lǜ)色能源(yuán)的發展(zhǎn)是應對(dui)全球氣(qì)候變化(hua)、減少化(huà)石❓燃㊙️料(liao)的依賴(lai)的重要(yao)舉措。風(feng)能是一(yi)種清潔(jié)低碳的(de)可再🚶‍♀️生(shēng)能源，但(dàn)具有較(jiao)高的成(cheng)本效益(yì)，目前已(yi)經受到(dao)世界各(ge)國的廣(guang)泛關注(zhu)。國際能(neng)源署評(píng)估顯示(shi)，在現有(yǒu)能源與(yu)氣候相(xiàng)關政策(ce)下，全球(qiú)風電⭐累(lèi)計裝機(ji)容量将(jiang)在2050年🐪達(da)到2870 GW, 相當(dāng)于2018年的(de)五倍。到(dào)2050年，中國(guo)風電🛀在(zài)全國電(diàn)力供應(ying)中的比(bǐ)例将提(ti)高到20%，而(er)美國将(jiāng)提高到(dào)35%。除此♈之(zhi)外，其💯他(ta)非洲和(hé)南美的(de)國家也(ye)緻力于(yu)推動風(fēng)電的大(dà)規模使(shǐ)用。風力(lì)發電裝(zhuang)置⛷️的核(hé)心部件(jian)是風力(li)渦輪機(ji)，它的性(xing)能和效(xiào)率嚴重(zhong)依賴于(yú)稀土元(yuan)素，尤其(qí)是钕、镨(pǔ)、镝的使(shǐ)用。這些(xie)稀土♊元(yuán)素産能(neng)有限，來(lái)源單一(yī)（超過80%來(lai)自中國(guo)），全球供(gong)應鏈十(shi)分脆弱(ruò)。因此，全(quán)球稀土(tu)資源短(duan)缺與全(quan)球風電(diàn)發展之(zhi)間的沖(chòng)突可能(neng)日益嚴(yan)重。

有效(xiào)地評估(gu)和預測(ce)稀土資(zi)源的可(kě)利用程(cheng)度有助(zhù)于😍調和(he)稀🙇‍♀️土資(zi)源供應(ying)與風電(diàn)需求日(ri)益增長(zhǎng)之間的(de)矛盾。比(bǐ)如，考慮(lǜ)到☀️未來(lai)稀土資(zi)源的短(duǎn)缺風險(xiǎn)，有些國(guo)家試圖(tu)将稀土(tu)限❌制因(yin)素納入(rù)到風能(néng)發電裝(zhuang)🏒置的設(she)計🌈和推(tuī)廣中。現(xiàn)有研究(jiu)🐪重點放(fàng)在了全(quán)球整㊙️體(ti)的稀土(tǔ)資源系(xì)統和風(feng)🔴電行業(yè)之間的(de)沖突上(shàng)，而🏒缺乏(fa)針對每(mei)個地區(qu)的風電(diàn)藍圖開(kāi)展稀土(tu)供應風(feng)險調查(chá)。Cell Press旗艦刊(kan)One Earth在❌其最(zuì)新7月刊(kan)發表♉了(le)山東大(da)學藍綠(lǜ)☔發展研(yan)究院李(li)佳🌍碩研(yan)究員、博(bo)士生彭(péng)焜、張甯(ning)教授和(he)馮奎㊙️雙(shuang)教授聯(lián)合中科(kē)院城市(shì)環境研(yan)究所汪(wang)鵬助理(lǐ)研究員(yuan)、清華大(da)學關大(da)博教授(shòu)、倫敦大(dà)學學🐅院(yuàn)孟靖助(zhu)理教授(shou)、上海交(jiao)🐪通大學(xue)魏文棟(dong)副教授(shou)和華中(zhōng)♍科技大(da)學楊晴(qíng)教授等(deng)國❗内外(wài)多家學(xue)術機構(gòu)專家學(xué)者針對(duì)不同氣(qì)候目标(biāo)下稀土(tu)資源供(gong)應與風(feng)電發展(zhǎn)需求之(zhī)間矛盾(dun)沖突的(de)最新研(yan)究工作(zuò)。

▲圖1 全球(qiu)累計風(feng)電裝機(jī)容量和(hé)稀土資(zī)源需求(qiú)

研究結(jié)果指出(chu)，綠色風(fēng)電的快(kuài)速發展(zhǎn)将驅動(dòng)稀土的(de)㊙️需求💞迅(xun)💘速增長(zhang)，緻使全(quán)球面臨(lin)的稀土(tu)短缺風(fēng)險日益(yi)加劇。2021至(zhi)2050年💃🏻全球(qiu)風力💛累(lei)計的稀(xī)土需求(qiú)量估計(jì)爲460-902 Gg (圖1)。不(bú)同地區(qu)面臨的(de)稀土危(wei)機存在(zài)差異，這(zhe)與每個(gè)地區的(de)稀土産(chan)量🌈和風(feng)電發展(zhan)目标有(you)關。由于(yu)新增風(feng)電裝機(ji)容量處(chù)于全❤️球(qiú)領導地(di)位🚶‍♀️，中國(guo)的稀土(tu)消耗也(ye)是最大(dà)的，約占(zhàn)全球消(xiao)耗的1/3。評(píng)估顯示(shì)，中國在(zai)2021-2050的累計(jì)稀土需(xū)求量達(dá)160-357 Gg。即便作(zuò)爲🌈全球(qiú)最大的(de)稀👉土生(shēng)産國，中(zhōng)國匹配(pei)其宏偉(wěi)的風能(neng)發展⭕藍(lan)圖時仍(réng)然面臨(lin)稀土産(chan)能的制(zhi)約。經合(he)組織歐(ōu)洲地區(qu)的風電(dian)發展曆(lì)史悠久(jiu)✌️，風電裝(zhuāng)機容量(liàng)占全球(qiú)的20%，因此(ci)是第二(er)大的稀(xi)土消耗(hao)地區。經(jīng)合組織(zhi)歐洲地(di)區在2021-2050風(feng)能電力(lì)的累計(ji)稀土需(xū)求🏃🏻‍♂️量達(da)💞120-140 Gg。由于歐(ou)洲地區(qu)的稀土(tǔ)産量遠(yuǎn)低于中(zhōng)國，該地(dì)區正面(mian)臨着全(quán)球最嚴(yán)重的稀(xi)土供應(yīng)危☂️機。

▲圖(tu)2 2021-2050年10個地(dì)區累積(ji)的镝(Dy)需(xu)求和退(tuì)役量以(yi)及镝的(de)儲量分(fèn)布

在此(cǐ)背景下(xia)，擴大稀(xi)土生産(chǎn)、材料循(xún)環利用(yong)、提高稀(xī)土🏃🏻使用(yòng)效率、以(yi)及風機(jī)技術革(gé)新都能(néng)一定程(chéng)度上緩(huǎn)解稀土(tǔ)資源短(duan)缺問題(ti)。目前，稀(xi)土資源(yuan)被認爲(wèi)是受保(bao)護🥰的戰(zhàn)略性礦(kuàng)産🈲資源(yuan)，短期内(nei)大幅度(du)擴大産(chan)量難以(yi)實現。因(yin)此，稀土(tu)的循環(huan)利用以(yi)及技術(shu)革新能(neng)夠在一(yī)定程度(dù)上緩解(jiě)長期的(de)稀土資(zi)源短缺(que)壓力。風(fēng)力渦輪(lun)機🔴的壽(shou)命通常(chang)爲20年，這(zhè)就意味(wei)着2040年大(dà)量稀土(tu)将随風(feng)機退役(yì)，是可觀(guan)的潛在(zai)稀土資(zi)源。如：2021-2050年(nian)間，镝(Dy)每(měi)年的退(tui)役量将(jiang)從0.01 Gg逐漸(jiàn)增加🔆到(dao)1.2-2.1 Gg (圖2)。在“新(xīn)政💔策情(qíng)境”(New Policies Scenario )情境(jing)下，回收(shou)的🈚镝(Dy)可(kě)能在2048-2050超(chao)過對其(qí)的需求(qiu)🥵。此外，增(zēng)加稀土(tu)使用效(xiao)率☔及技(jì)術革新(xin)能降低(dī)風力發(fā)電對稀(xī)土資源(yuán)的需求(qiu)，能緩解(jiě)長期的(de)稀土危(wei)機。

氣候(hou)變化正(zhèng)困擾着(zhe)整個地(dì)球，需要(yào)全球開(kāi)展合作(zuò)❌迅♍速應(ying)對📐。稀土(tǔ)不“稀”，但(dan)其資源(yuán)的需求(qiu)和産量(liàng)分布具(ju)有明顯(xiǎn)的區域(yu)特性，目(mù)前世界(jiè)各地區(qu)均高度(dù)關注稀(xī)土及其(qi)它戰略(luè)礦産的(de)資源勘(kān)探💜和生(shēng)産儲備(bèi)工作，即(jí)使在不(bú)久的将(jiāng)來稀土(tu)資源取(qu)得明顯(xiǎn)的資👄源(yuan)增儲，但(dan)各國對(dui)于這些(xie)不可再(zài)生資源(yuan)的生産(chǎn)和貿易(yi)傾向于(yú)采💜取謹(jin)慎保守(shou)的策略(luè)。因此，在(zai)綠色能(neng)源發展(zhǎn)的問題(ti)上，應該(gai)提倡國(guó)際合作(zuò)而不是(shi)競争，隻(zhi)有區域(yù)合作提(tí)高❗技術(shù)革新才(cái)能促進(jìn)全球風(fēng)力發電(diàn)更加平(píng)穩的發(fā)展，共同(tong)實現全(quán)球升溫(wen)控制目(mù)标。

風電(dian)在世界(jiè)範圍内(nei)迅速發(fa)展有助(zhu)于穩定(ding)氣候變(biàn)化。鑒于(yú)風力渦(wō)輪機的(de)性能和(hé)效率嚴(yan)重依賴(lài)稀土🌈元(yuan)素(主要(yào)是钕、镨(pu)、镝)，稀土(tu)資源短(duǎn)缺與全(quán)球風電(diàn)發展之(zhi)間的沖(chòng)突🌈日益(yi)引起關(guan)注。基于(yu)針對特(tè)定地區(qū)的動态(tai)物質流(liú)分析方(fang)法，本文(wen)評估了(le)全球及(jí)十個❗地(di)區在四(sì)種風電(dian)發展情(qíng)景下的(de)稀土金(jin)屬钕、镨(pǔ)和镝的(de)供應短(duan)缺風險(xiǎn)。研究發(fa)現當前(qian)稀土産(chǎn)能無法(fǎ)滿足全(quán)球風力(li)電發展(zhan)的稀土(tu)需求。材(cái)料的循(xún)環利用(yong)🌏和提高(gāo)使用效(xiao)率❤️、擴大(dà)生産、以(yi)及技術(shù)革新對(dui)于緩解(jiě)長期☁️的(de)稀土資(zi)源短缺(que)是⛱️有潛(qian)力的。但(dan)是，現有(yǒu)👈的全球(qiú)稀土供(gong)應結構(gòu)，加上日(rì)益加劇(ju)的地緣(yuán)政治和(he)環境制(zhì)約因素(su)，可能會(huì)約束風(feng)電的快(kuai)速發展(zhǎn)。因此，在(zai)可持續(xù)的和可(kě)靠的稀(xi)土供應(ying)鏈上的(de)全球合(he)作是必(bi)要🐉和緊(jǐn)迫的。