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行 业 及 供 货 商照 片 :Wikipedia / Materialscientist麦 格 理 集 团 的 一 项 研 究 表 明 , 与 2000 年 相比 , 矿 业 公 司 需 要 多 拥 有 平 均 百 分 之 十 五 的矿 山 , 才 能 提 取 相 同 数 量 的 金 属 矿 产 。大 利 亚 投 资 银 行 麦 格 理 集 团 的 一 项 研究 表 明 , 与 2000 年 相 比 , 矿 业 公 司 需要 多 拥 有 平 均 百 分 之 十 五 的 矿 山 , 才 能提 取 相 同 数 量 的 金 属 矿 产 。 矿 物 提 取 技术 的 复 杂 性 越 来 越 大 , 使 得 成 本 增 加 ,收 入 减 少 。 此 外 , 由 于 大 多 数 矿 山 在 环保 和 社 会 方 面 管 理 不 善 , 当 地 居 民 、 工人 及 环 保 人 士 的 抵 触 情 绪 越 来 越 高 。例 如 , 去 年 , 加 拿 大 和 韩 国 投 资 者 不 得不 放 弃 在 巴 拿 马 开 发 中 美 洲 最 大 的 未开 发 铜 矿 项 目 , 因 为 当 地 居 民 堵 塞 了 该国 的 中 心 公 路 , 直 到 政 府 撤 销 其 矿 山开 采 许 可 为 止 。2012 年 2 月 , 在 工 人 抗议 并 要 求 改 善 劳 动 环 境 后 , 美 国 矿 业公 司 Freeport-McMoRan Copper &Gold 公 司 不 得 不 关 闭 其 在 印 度 尼 西 亚的 Grasberg 矿 山 数 天 。Grasberg 矿 山的 铜 矿 储 量 在 全 球 首 屈 一 指 。然 而 , 这 些 也 仅 是 解 释 过 去 三 年里 铜 产 量 跟 不 上 全 球 需 求 量 的 部 分 原因 。Benedix 表 示 道 :“ 自 2010 年 以 来 ,我 们 每 年 的 铜 产 量 缺 口 达 到 十 五 万 至二 十 万 公 吨 , 需 要 动 用 储 备 资 源 来 填补 ”。 铜 生 产 商 组 织 国 际 铜 研 究 小 组(ICSG) 表 示 , 铜 产 量 在 2013 年 将 恢复 大 幅 度 增 长 , 使 得 全 球 铜 供 应 量 上升 百 分 之 七 , 达 到 215 0 万 公 吨 。 但 是 ,对 美 国 彭 博 通 讯 社 收 集 的 数 据 进 行 分析 显 示 , 实 际 铜 产 量 “ 在 过 去 五 年 间 均未 达 到 位 于 里 斯 本 的 国 际 铜 研 究 小 组的 最 初 年 产 量 预 测 。” 因 此 , 生 产 能 力能 否 实 际 满 足 市 场 需 求 仍 存 在 不 确 定性 。 国 际 铜 研 究 小 组 预 测 在 2013 年 ,全 球 铜 消 费 量 将 上 升 百 分 之 四 , 达 到2100 万 公 吨 的 历 史 新 高 。 在 过 去 八 年里 , 需 求 的 增 长 以 及 扩 大 供 应 相 关 的问 题 使 得 铜 原 料 价 格 急 剧 上 涨 。2004年 , 每 公 吨 金 属 的 成 本 只 是 2000 美元 , 但 在 2011 年 初 , 伦 敦 金 属 交 易 所 公布 的 价 格 已 超 过 10000 美 元 。 尽 管 目前 一 百 五 十 万 万 公 吨 的 全 球 铜 储 备 量可 以 暂 时 缓 解 突 发 瓶 颈 问 题 , 但 这 并不 能 排 除 铜 需 求 量 在 中 长 期 内 重 返 历史 新 高 的 可 能 性 ( 尽 管 是 因 为 投 机 买卖 ), 尤 其 是 在 全 球 经 济 开 始 复 苏 腾 飞的 情 况 下 。逆 变 器对 于 光 伏 行 业 来 说 , 价 格 昂 贵 的铜 也 是 一 个 重 要 问 题 , 尤 其 是 在 当 今价 格 竞 争 激 烈 的 情 况 下 。 国 际 铜 研 究小 组 表 示 , 如 太 阳 能 和 风 能 等 可 再 生能 源 技 术 , 在 最 近 几 年 大 大 提 高 了 市 场的 铜 需 求 量 。 节 省 成 本 的 潜 力 尚 有 待 开发 。“ 铜 原 料 仍 然 是 当 今 情 况 下 费 用 昂贵 的 一 环 ”, 位 于 科 罗 拉 多 州 的 太 阳 能系 统 逆 变 器 生 产 商 Advanced Energy的 销 售 及 市 场 营 销 副 总 裁 Steve Levy说 道 。 他 表 示 ,“ 如 今 的 生 产 商 都 不 得不 尽 量 缩 减 “ 每 一 寸 剩 余 成 本 。 铜 成 为了 讨 论 的 热 点 ”。 当 然 , 这 只 是 冰 山 一角 。 但 从 成 本 与 设 计 角 度 看 来 , 我 们 仍然 认 为 铜 是 节 省 成 本 的 首 要 切 入 点 。尽 管 全 球 许 多 太 阳 能 电 池 生 产 商一 直 都 在 讨 论 银 的 效 率 以 及 减 少 银 的使 用 量 , 以 减 少 原 材 料 成 本 , 但 业 内 却很 少 讨 论 铜 的 使 用 问 题 。“ 在 电 子 系 统行 业 内 , 并 不 是 所 有 市 场 参 与 者 都 能 够通 过 节 省 铜 的 使 用 量 来 节 省 成 本 的 ”,位 于 德 国 弗 里 堡 的 Fraunhofer 太 阳 能系 统 研 究 所 的 电 力 电 子 部 门 主 管 BrunoBurger 说 道 。 他 引 用 其 中 的 一 个 例 子 就是 缩 小 逆 变 器 中 的 电 感 器 尺 寸 。 电 感 器由 一 个 铁 或 铁 氧 体 磁 芯 以 及 一 个 铜 线圈 组 成 , 主 要 作 用 是 缓 和 电 源 的 正 弦电 流 。Burger 表 示 , 增 加 逆 变 器 的 开关 频 率 , 就 可 以 缩 小 电 感 器 的 尺 寸 。“把 开 关 频 率 提 高 三 至 五 倍 , 可 以 把 电感 器 所 需 的 铁 及 铜 材 料 成 本 减 少 两 至四 倍 ”Burger 解 释 。但 是 , 在 德 国 南 部 零 部 件 供应 商 Spezial-Transformatoren-Stockach(STS) 的 研 发 部 AlexanderStadler 总 监 指 出 , 这 在 目 前 仍 然 是 众多 逆 变 器 生 产 商 需 要 解 决 处 理 的 问题 。“ 如 果 想 要 提 高 开 关 频 率 的 话 , 碳化 硅 是 制 造 电 动 开 关 的 理 想 材 料 , 但目 前 这 种 材 料 仍 未 得 以 广 泛 应 用 。” 因此 , 市 场 对 小 型 S T S 电 感 器 的 需 求 并 未明 显 增 加 。电 缆 铺 设Levy 表 示 , 确 切 来 说 ,AdvancedEnergy 公 司 不 再 认 为 逆 变 器 是 耗 铜 的主 要 方 面 。“ 如 今 , 逆 变 器 的 用 铜 量 并不 大 。 工 程 师 已 经 设 计 出 省 铜 的 逆 变器 。” 真 正 能 够 节 省 成 本 的 地 方 在 于 电缆 铺 设 。“ 问 题 在 于 其 实 这 与 20 兆 瓦 或以 上 的 大 型 项 目 相 关 。 在 很 多 情 况 下 ,这 些 项 目 的 逆 变 器 与 太 阳 能 电 池 板 相隔 甚 远 。 这 才 是 可 以 节 省 大 部 分 用 铜 量的 地 方 。”Advanced Energy 公 司 已 经开 发 出 一 种 名 为 远 程 光 伏 连 接 (RPT)的 工 具 , 用 于 减 少 项 目 安 装 所 需 的 电 缆数 量 。“ 远 程 光 伏 连 接 能 够 把 光 伏 连接 接 触 器 与 逆 变 器 分 离 , 并 且 把 接 触器 放 在 防 风 雨 的 密 闭 容 器 内 , 置 于 光伏 阵 列 中 ,” 他 解 释 道 。“ 正 负 中 子 被传 送 至 远 程 光 伏 连 接 进 行 相 互 连 接 ,而 不 是 返 回 逆 变 器 中 。” 阵 列 与 逆 变 器只 通 过 两 条 包 含 正 负 热 导 体 的 导 线 连接 。 这 样 一 来 , 每 个 阵 列 可 以 节 省 两 条电 缆 , 从 而 大 大 节 省 用 铜 量 。“ 与 传 统逆 变 器 设 计 相 比 , 这 种 设 计 能 够 节 省25% 至 40% 的 用 铜 量 。”Levy 指 出 , 节省 量 取 决 于 系 统 的 规 模 及 必 要 区 域 的大 小 。 对 于 阵 列 表 面 面 积 超 出 一 定 范围 的 项 目 来 说 , 远 程 光 伏 连 接 是 一 个经 济 可 行 的 解 决 方 案 。 要 达 到 成 本 效益 的 平 衡 点 ,“ 项 目 需 要 覆 盖 大 面 积 的阵 列 范 围 , 布 线 距 离 需 达 到 200 英 尺 或以 上 ,”Levy 说 道 。 总 的 来 说 , 表 面 积越 大 , 电 池 板 与 逆 变 器 之 间 的 距 离 越远 , 铜 节 省 量 就 越 大 。欧 姆 定 律一 个 位 于 德 国 麦 琴 根 的 制 造 商Refusol 公 司 则 采 取 另 一 种 方 法 对 逆 变器 进 行 电 子 改 造 , 以 节 省 铜 使 用 量 。“如 果 增 加 逆 变 器 的 输 入 及 输 出 电 压的 话 , 就 可 以 使 用 较 细 的 电 线 ,” 技术 部 主 管 Jochen Hantschel 解 释 道 。这 背 后 的 物 理 原 理 就 是 欧 姆 定 律 , 即在 保 持 电 流 强 度 不 变 的 情 况 下 增 加导 线 的 电 压 , 能 够 减 少 输 出 损 耗 ( 电阻 )。 这 样 一 来 就 可 以 缩 小 导 线 的 截面 面 积 。Refusol 利 用 这 一 原 理 开 发了 其 独 有 的 333K 逆 变 器 。 该 公 司 称 ,这 是 首 款 输 入 电 压 为 1500 伏 直 流 电 、输 出 电 压 为 690 伏 交 流 电 的 商 用 逆 变器 。Hantschel 以 1.3 兆 瓦 系 统 为 例 , 解释 该 逆 变 器 的 工 作 原 理 。 与 输 出 电 压 为315 伏 的 标 准 系 统 所 使 用 的 直 径 为 300毫 米 的 电 缆 相 比 , 该 逆 变 器 所 使 用 的 交流 电 缆 的 直 径 仅 为 95 毫 米 。“ 减 少 电 缆直 径 对 系 统 总 体 效 率 并 无 影 响 ,” 他 说道 。 把 直 流 电 压 增 加 到 1500 伏 , 就 能够 把 多 个 组 件 串 联 起 来 , 从 而 减 少 所需 的 电 缆 数 量 。Hantschel 估 计 , 使 用该 1500 伏 逆 变 器 能 够 把 电 缆 铺 设 在 整个 系 统 总 成 本 中 所 占 的 比 例 从 4.5% 减至 2.4%。 目 前 ,Refusol 公 司 已 经 把 该逆 变 器 应 用 于 总 容 量 为 25 兆 瓦 左 右 的地 面 安 装 系 统 中 。组 件 的 用 铜 量Fraunhofer ISE 公 司 的 光 伏 组 件 、系 统 及 可 靠 性 部 门 主 管 Harry Wirth 先生 表 示 ,“ 还 有 其 他 方 法 可 以 减 少 电 池及 组 件 的 用 铜 量 ”。 根 据 他 的 分 析 得66 光 伏 杂 志 2012/9 月 刊