碳中和背景下的“全電社會(huì)”發(fā)展戰(zhàn)略及新興礦產(chǎn)資源的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

曹 強(qiáng) 張福良

（1.中國(guó)地質(zhì)礦業(yè)有限公司；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心）

伴隨著人類文明不斷發(fā)展，能源利用也隨著每一次的工業(yè)革命在不斷地提升。自1900年，全球地表平均溫度已上升約1℃，未來20 a全球升溫預(yù)計(jì)將達(dá)到或超過1.5℃［1］。我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和［2］。按經(jīng)濟(jì)部門類型劃分，碳排放主要分為5類：電力與熱力部門、工業(yè)部門、交運(yùn)部門、建筑部門、其他部門（圖1）。因此，碳中和路徑主要是對(duì)其進(jìn)行脫碳改造，包括發(fā)電、發(fā)熱能源清潔化，工業(yè)生產(chǎn)開展碳捕獲技術(shù)、節(jié)能減排，交運(yùn)部門車輛電動(dòng)化等，中國(guó)未來實(shí)現(xiàn)碳中和路徑則是以“全電社會(huì)”為主導(dǎo)。

能源轉(zhuǎn)型必然會(huì)推動(dòng)更廣泛的清潔能源技術(shù)應(yīng)用，其中許多技術(shù)依賴于新興礦產(chǎn)資源的支撐，如太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)、燃料動(dòng)力電池、儲(chǔ)能技術(shù)等，鋰、鈷、鎳、錳、銅、銀、鉑、硅、磷、石墨和稀土等新興礦產(chǎn)資源具有重要作用。要達(dá)到《巴黎協(xié)定》規(guī)定的氣候變化目標(biāo)，需采用更多的清潔能源技術(shù)，對(duì)礦產(chǎn)原材料的需求更高［3］。在我國(guó)提出碳中和目標(biāo)關(guān)鍵時(shí)期，構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)的新發(fā)展格局之時(shí)，礦產(chǎn)資源面臨實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)帶來的巨大機(jī)遇與挑戰(zhàn)［4］。

基于新興礦產(chǎn)資源行業(yè)是否可持續(xù)發(fā)展、如何進(jìn)行全社會(huì)電力化升級(jí)改造并對(duì)新興礦產(chǎn)資源帶來怎樣的影響、全球碳中和背景下新興礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀如何等問題，以全球碳中和目標(biāo)為背景，以清潔能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為抓手，探討新興礦產(chǎn)資源發(fā)揮的作用及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，分析未來新興礦產(chǎn)資源發(fā)展形勢(shì)和方向。

1 碳中和面臨的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

21世紀(jì)以來，全球碳排放量增長(zhǎng)迅速，2000—2019年二氧化碳排放量增加了40%。目前，全球已有54個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，占碳排放總量的40%［5］。數(shù)據(jù)顯示，2013年以來全球碳排放量保持續(xù)增長(zhǎng)，2019年全球碳排放量達(dá)343.6億t，創(chuàng)歷史新高［6］。2020年，受全球新冠疫情影響，世界各地區(qū)碳排放量普遍減少，全球碳排放量下降至322.8億t，同比下降6.3%（圖2）。

當(dāng)前，主要的發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體和部分發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)，部分發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體也提出了實(shí)現(xiàn)碳中和的預(yù)計(jì)年份（表1）。過去20 a里，中國(guó)人均排放量幾乎翻了3倍，印度排放量幾乎翻了一番，但其人均碳排放量約為歐盟的四分之一。非洲人均排放量最低，約為美國(guó)的四分之一。如果印度和非洲人均排放量達(dá)到與歐盟相似水平，每年將額外向大氣排放120億t CO2，將超過當(dāng)前全球排放水平的三分之一［7］。中國(guó)承諾2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，進(jìn)一步加快了全球碳減排步伐，為全球共同應(yīng)對(duì)氣候變化做出重大貢獻(xiàn)。

?

中國(guó)是世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，同時(shí)也是最大的碳排放國(guó)，現(xiàn)階段我國(guó)二氧化碳排放總量較大。據(jù)《世界能源展望》2021年報(bào)告顯示，2019年中國(guó)碳排放總量為99.19億t，占全球排放總量的29.5%，其中電力和熱力部門是碳排放最主要的來源，其次為交通部門和工業(yè)部門（圖3），碳排放占比總量超90%。

碳排放權(quán)最初由1997年《京都議定書》而提出和確立，2015年《巴黎協(xié)定》進(jìn)一步提出了溫室氣體零排放目標(biāo)。這一目標(biāo)背后是以歐美為主的西方發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰，完成了“高污染、高能耗、高排放”的工業(yè)化及城市化升級(jí)轉(zhuǎn)型［8］。在當(dāng)前形勢(shì)下，減少碳排放量就需要制約各行業(yè)發(fā)展。未來，碳排放增量則主要由中國(guó)貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)中國(guó)挑戰(zhàn)極大。首先，經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模與節(jié)能減排目標(biāo)壓力巨大；第二，在較短時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源轉(zhuǎn)型升級(jí)面臨巨大考驗(yàn)；第三，轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中礦產(chǎn)資源需求的大幅增長(zhǎng)與可持續(xù)性矛盾較為突出；第四，低碳發(fā)展中新型關(guān)鍵技術(shù)帶來對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的沖擊嚴(yán)重。因此，面對(duì)西方國(guó)家設(shè)置的碳排放游戲規(guī)則，中國(guó)要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展與全球價(jià)值鏈地位的提升面臨著巨大挑戰(zhàn)。

2 新興礦產(chǎn)資源與“全電社會(huì)”戰(zhàn)略的重要關(guān)系

目前，“全電社會(huì)”沒有精準(zhǔn)定義，廣義上理解為未來世界所有的動(dòng)力首先用于發(fā)電，運(yùn)用智能化電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制和儲(chǔ)存，在時(shí)間和空間上進(jìn)行精準(zhǔn)地分配與調(diào)控，并將多余的電力儲(chǔ)存起來，以到達(dá)最小損耗的能源利用效率。在全電社會(huì)背景下，新興礦產(chǎn)資源指代全社會(huì)電力化改造升級(jí)，化石能源向可再生清潔能源轉(zhuǎn)型，燃料密集型向材料密集型的轉(zhuǎn)型過程中，支撐清潔能源技術(shù)發(fā)展所需的礦產(chǎn)資源，例如智能電網(wǎng)技術(shù)、燃料電池技術(shù)、電動(dòng)汽車技術(shù)、太陽能發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)等所需的鋰、鈷、鎳、鈦、釩、鈮、稀土等礦種（表2）。預(yù)計(jì)到2035年全球?qū)σ韵⊥?，稀有、稀散、稀貴金屬為代表的礦產(chǎn)資源需求將增長(zhǎng)幾倍到幾十倍，這類礦產(chǎn)資源是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐原材料［9-10］。

?

據(jù)國(guó)外學(xué)者觀點(diǎn)，能源與礦產(chǎn)資源之間聯(lián)系密切，能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開礦產(chǎn)資源的保障，礦產(chǎn)資源在清潔能源技術(shù)發(fā)展中起到了十分重要的作用［11］。完成全社會(huì)能耗產(chǎn)業(yè)電力化、清潔化能源轉(zhuǎn)型升級(jí)與高質(zhì)量發(fā)展，穩(wěn)定的電力供應(yīng)系統(tǒng)需綠色低碳發(fā)電技術(shù)作保障，高效智能的電力調(diào)度系統(tǒng)需智能電網(wǎng)技術(shù)的支撐，高效充裕的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電池技術(shù)要求較高，零碳的電力使用單元是交通行業(yè)汽車電動(dòng)化的根本動(dòng)能。

2.1 新興礦產(chǎn)資源與綠色發(fā)電技術(shù)關(guān)系密切

綠色發(fā)電技術(shù)包括太陽能發(fā)電技術(shù)、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)等。過去10 a，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)約12%，其中風(fēng)電年均新增約3 000萬kW，光伏年均新增約5 000萬kW（圖4）。據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量約23.8億kW，同比增長(zhǎng)7.9%。風(fēng)電裝機(jī)容量約3.3億kW，同比增長(zhǎng)16.6%；太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約3.1億kW，同比增長(zhǎng)20.9%［12］。未來，中國(guó)將在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是世界第一大太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的生產(chǎn)國(guó)和建設(shè)國(guó)。ETC報(bào)告指出，到2040年電力與熱力行業(yè)能源脫碳和電氣化轉(zhuǎn)型碳排放量占比最大，可再生清潔能源發(fā)電占全球電力80%［13］。IEA預(yù)計(jì)，到2040年風(fēng)力發(fā)電所需礦物原材料是等規(guī)模燃料發(fā)電廠的8～9倍，最重要資源是鋰、鎳、鈷、稀土以及銅，風(fēng)力渦輪機(jī)、葉片制造需大量釹、銅、鐵、稀土等礦產(chǎn)資源，其中渦輪機(jī)永磁鐵的制造將使得稀土礦物的需求增長(zhǎng)3倍。太陽能發(fā)電部署將增長(zhǎng)3倍，其制造薄膜技術(shù)需大量的銦、鎵、硅、硒等礦產(chǎn)資源，如銅銦鎵硒多元化合物（CIGS）制造的薄膜太陽能電池技術(shù)已經(jīng)成為新一代具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力太陽能電池的關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展?jié)摿薮?。同時(shí)，地?zé)岚l(fā)電技術(shù)所需礦產(chǎn)資源在未來20 a也將持續(xù)增長(zhǎng)，主要對(duì)鎳、鉻、鉬等資源需求較高［7］。

2.2 新興礦產(chǎn)資源為智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)

中國(guó)西北地區(qū)是風(fēng)能、太陽能發(fā)電的主要產(chǎn)業(yè)聚集地，而中部、東南部則是電力需求旺盛區(qū)域。隨著風(fēng)電、太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)比例持續(xù)增高，為解決長(zhǎng)距離輸電損耗的矛盾，需大幅擴(kuò)展特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能化升級(jí)。世界能源署2021年研究報(bào)告指出，基于當(dāng)前政策形勢(shì)下，2021—2030年全球輸電線路預(yù)計(jì)將比過去10 a增長(zhǎng)80%，而在加快碳中和步伐的背景下，這種增長(zhǎng)將變得更為巨大［7］。隨著輸電網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)擴(kuò)張對(duì)礦產(chǎn)資源的需求顯著提高，銅、鋁、鐵等傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源需求持續(xù)翻番，IEA預(yù)計(jì)，2021—2040年可持續(xù)發(fā)展情景下，銅資源年需求量將達(dá)到1 000萬t，鋁資源年需求量將達(dá)到1 600萬t（圖5）。

電網(wǎng)智能化建設(shè)也在逐步推進(jìn)，電網(wǎng)智能芯片制造對(duì)新興礦產(chǎn)資源的需求也隨之大幅增長(zhǎng)，據(jù)Global Data報(bào)告顯示，半導(dǎo)體和新興礦產(chǎn)資源將在2022年繼續(xù)成為主要的地緣政治戰(zhàn)場(chǎng)，硅、鎵、銦、稀土等新興礦產(chǎn)資源在電網(wǎng)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中起著至關(guān)重要的作用。如鎵礦資源，被稱之為電子信息時(shí)代的“領(lǐng)航員”，其化合物砷化鎵、氮化鎵、氧化鎵材料在雷達(dá)、無線通信、激光器等光電子、半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。鎵礦資源最主要的消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)，砷化鎵作為第二代半導(dǎo)體材料，全球鎵消費(fèi)量的占比高達(dá)80%；氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料的代表占比已達(dá)7%，且比重不斷擴(kuò)大。隨著智能化電網(wǎng)技術(shù)的不斷推進(jìn)，智能芯片需求也將進(jìn)一步增加，相關(guān)稀土礦產(chǎn)為其奠定重要基礎(chǔ)。

2.3 新興礦產(chǎn)資源是電能儲(chǔ)存發(fā)展的重要保障

據(jù)IEA估計(jì)，2020—2040年燃料電池需求將增長(zhǎng)約40倍［7］。因此，高效的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)在以碳中和為主導(dǎo)的高質(zhì)量發(fā)展過程中至關(guān)重要。在功能角度上，電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)電力使用的峰谷；在經(jīng)濟(jì)角度上，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠極大地節(jié)省電力，降低損耗。高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)可運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行削峰填谷，對(duì)節(jié)能降耗、低碳減排具有重要意義。例如空間儲(chǔ)能電站、蓄水儲(chǔ)能電站、高溫超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置、鈉離子電池儲(chǔ)能裝置、釩液流電池儲(chǔ)能電站等，可以根據(jù)實(shí)時(shí)情況靈活高效地對(duì)電能進(jìn)行精準(zhǔn)配置，達(dá)到節(jié)能降損，減少電力流失的目的。

研究顯示，未來低碳持續(xù)發(fā)展情景下，儲(chǔ)能設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展趨勢(shì)意味著多種戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)需求量增長(zhǎng)高達(dá)1 200%［14］。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、液流儲(chǔ)能等儲(chǔ)能設(shè)備及電網(wǎng)儲(chǔ)能基站的建立對(duì)銅、錳、鋰、鉻、石墨、稀有金屬等資源需求巨大，礦產(chǎn)總體需量求將增長(zhǎng)30倍，其中銅需求將增長(zhǎng)28倍，鋰需求增長(zhǎng)43倍，石墨需求增長(zhǎng)25倍。隨著未來碳中和政策導(dǎo)向比重增加，這類礦產(chǎn)資源需求也將日益倍增。

2.4 新興礦產(chǎn)資源助力汽車電動(dòng)化變革

實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，建設(shè)“全電社會(huì)”對(duì)交通行業(yè)的能源轉(zhuǎn)型升級(jí)必不可少，車輛電動(dòng)化成為主要方向。電動(dòng)汽車將成為“全電社會(huì)”最經(jīng)濟(jì)靈活的零碳單元式使用單元。數(shù)據(jù)顯示，交通行業(yè)對(duì)化石能源的依賴程度占比最高，2020年交通行業(yè)二氧化碳排放量為71億t，占最終用途行業(yè)排放總量的37%［15］。世界各國(guó)已經(jīng)相繼制定了禁售燃油車時(shí)間表，中國(guó)近年來一直處于汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型過程中，逐步淘汰燃油汽車對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。2020年，全球電動(dòng)汽車銷量增長(zhǎng)40%，達(dá)到300萬輛左右，市場(chǎng)份額超過4%［7］（圖6）。要實(shí)現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)份額需要上升至40%左右。電動(dòng)汽車所需礦物原材料是傳統(tǒng)汽車的6倍，其三大核心技術(shù)為電池、電機(jī)、電控。電池方面，鐵電池、鋰電池、鈉電池等需求增長(zhǎng)帶動(dòng)鋰、鎳、鈷、銅、石墨等礦產(chǎn)資源需求增加；電機(jī)方面，永磁材料制造與稀土資源十分密切；電控方面，關(guān)鍵是核心芯片技術(shù)，半導(dǎo)體材料制造帶動(dòng)相應(yīng)礦種資源需求增加。預(yù)計(jì)2020—2040年，為滿足電動(dòng)汽車需求的增長(zhǎng)，礦產(chǎn)品的總體需求將增長(zhǎng)30倍，其中銅、鋰、鎳、鈷、石墨、稀土等礦產(chǎn)資源需求大幅上漲。

3 新興礦產(chǎn)資源典型礦種的現(xiàn)狀與機(jī)遇分析

據(jù)國(guó)際能源署報(bào)告和國(guó)際貨幣基金組織（IMF）預(yù)測(cè)，未來20 a與新能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)所需礦產(chǎn)資源總量將增加6倍，例如鋰的需求會(huì)增加40倍，石墨、鈷、鎳需求將增長(zhǎng)20～25倍，銅、錳、鉬、稀土元素需求至少增加3倍，硅需求至少增加2倍。到2040年，為滿足清潔能源技術(shù)發(fā)展所需的鋰、鈷、鎳、稀土等新興礦產(chǎn)資源的典型代表礦種將面臨良好的發(fā)展前景（圖7）。

3.1 鋰資源的行業(yè)現(xiàn)狀與前景分析

鋰資源主要運(yùn)用于鋰離子電池（表3），其次為陶瓷、玻璃和潤(rùn)滑油。礦物資源來源于鹵水及鋰輝石，產(chǎn)區(qū)集中在澳大利亞、智利、阿根廷，約占全球總產(chǎn)量的90%，其中澳大利亞占比約為60%。鹵水鋰礦集中在智利、阿根廷等國(guó)家及中國(guó)西部等干旱地區(qū)。目前智利是最大的鹵水資源生產(chǎn)國(guó)，生產(chǎn)提取的碳酸鋰被用作儲(chǔ)能電池正極的主要材料。鋰輝石是由鋰和鋁組成的礦物［16］，主要產(chǎn)于澳大利亞，出口到中國(guó)加工為碳酸鋰或氫氧化鋰。國(guó)內(nèi)情況，鋰礦資源儲(chǔ)量較往年同比增長(zhǎng)12.9%，2015—2018年碳酸鋰消費(fèi)量年均增速22.1%，占比全球總消費(fèi)量的51.5%，對(duì)外依存度超過70%［17］。由于近年新能源汽車快速增長(zhǎng)，促進(jìn)了鋰輝石礦山的快速發(fā)展，自2017年起，澳大利亞成已為世界上最大的鋰礦資源開采國(guó)。在精煉方面，中國(guó)占全球鋰化學(xué)品產(chǎn)量的60%，鋰精礦主要來源于澳大利亞進(jìn)口。

?

在“全電社會(huì)”戰(zhàn)略背景下，電動(dòng)汽車的急劇增長(zhǎng)促使對(duì)鋰礦產(chǎn)資源需求也在不斷增長(zhǎng)。據(jù)IEA報(bào)告，清潔能源技術(shù)鋰資源需求占總量需求的30%左右，到2040年，在基本政策情景下，占比將升高至75%左右，在可持續(xù)發(fā)展情景下，占比將超過90%［7］。由于鋰礦資源市場(chǎng)需求激增，帶動(dòng)鋰產(chǎn)品價(jià)格2015—2017年上漲了3倍，這引發(fā)了澳大利亞及全球其他地區(qū)產(chǎn)能擴(kuò)張。需求的激增促使了各大礦業(yè)公司運(yùn)用新型開發(fā)技術(shù)從非常規(guī)資源中進(jìn)行鋰回收，例如美洲鋰業(yè)從鋰蒙脫石、鋰云母及硅藻沉積巖中提取鋰，力拓集團(tuán)則從硼酸鹽巖的廢石中提取鋰［19］。近年來鹽湖提鋰技術(shù)快速發(fā)展，直接從未濃縮的鹵水中提取鋰，產(chǎn)生鋰析出液，在沒有蒸發(fā)池的情況下直接加工成鋰化學(xué)品，有助于擴(kuò)大鋰礦資源的供應(yīng)能力。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，全球可以開發(fā)的鋰資源約5 300萬t，我國(guó)以700萬t位居世界第四，儲(chǔ)量相對(duì)豐富，短期內(nèi)鋰礦原材料仍可保持良好的供應(yīng)形勢(shì)。長(zhǎng)期看來，鋰資源消費(fèi)占比全球總量將繼續(xù)提升，供需缺口持續(xù)擴(kuò)大，產(chǎn)銷比下降將帶來價(jià)格上漲，市場(chǎng)供應(yīng)面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 鎳資源的行業(yè)現(xiàn)狀與前景分析

鎳資源主要用于工業(yè)合金產(chǎn)品，有助于耐腐蝕和可加工性能，大約三分之二的不銹鋼都含有鎳元素。隨著鋰電池技術(shù)的發(fā)展，鎳資源的需求也隨之升高，新能源電池的資源需求占鎳總需求的7%左右。鎳礦資源分為硫化物鎳礦及紅土型鎳礦，硫化物鎳礦床分布于俄羅斯、澳大利亞、加拿大，近百年來這些國(guó)家一直是全球主要的鎳礦資源供應(yīng)國(guó)，品位通常達(dá)到0.4%～3.2%。紅土型鎳礦又稱氧化型鎳礦，主要分布于印度尼西亞、菲尼賓等，該區(qū)域風(fēng)化作用較強(qiáng)，鎳主要賦存于風(fēng)化后的表層褐鐵礦化土層及下層的腐泥土層中，品位一般為0.8%～3.0%。在過去5 a里，受亞洲鎳資源產(chǎn)能擴(kuò)張影響，全球鎳產(chǎn)量增長(zhǎng)了20%，而印度尼西亞和菲尼賓產(chǎn)出總量占比全球總產(chǎn)量的45%。

隨著各種清潔能源技術(shù)的發(fā)展，大約10%的鎳礦資源需要運(yùn)用其中，例如電池的陰極材料、新型合金材料或者可再生氫能源利用。到2040年，在基本政策情景下，其占比將超過30%，在可持續(xù)發(fā)展情景下，占比將達(dá)到60%左右，而電池制造需求將成為鎳資源的最大消費(fèi)者［7］。印度尼西亞和菲尼賓在鎳生產(chǎn)中將逐漸占據(jù)重要的主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)到2025年期間產(chǎn)量占比全球總產(chǎn)量70%左右，未來全球鎳資源供應(yīng)鏈極有可能受到印度尼西亞政策變化的影響。國(guó)內(nèi)情況，與2019年相比，2020年鎳礦石出口下降近90%，鎳生鐵出口量則翻了一番［20］。中國(guó)公司越來越多地參與到亞太鎳礦資源開發(fā)之中，例如世界上最大的鎳生產(chǎn)商青山集團(tuán)在印度尼西亞投資了Morowali和Weda Bay工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目，尋求新的礦石來源。

鎳礦資源未來供應(yīng)前景喜憂參半，硫化型鎳礦資源更適合于電池生產(chǎn)，氧化型鎳礦則適合于合金、不銹鋼等產(chǎn)品生產(chǎn)。隨著電池需求的快速增長(zhǎng)，硫化型鎳礦資源產(chǎn)能面臨極大考驗(yàn)。中國(guó)青山集團(tuán)目前正計(jì)劃將印度尼西亞鎳生鐵產(chǎn)品線轉(zhuǎn)變?yōu)楦哝囷钞a(chǎn)品線，進(jìn)一步精煉為符合電池級(jí)的鎳資源產(chǎn)品，以滿足日益增長(zhǎng)的新能源電池需求［21］。

3.3 鈷資源的行業(yè)現(xiàn)狀與前景分析

鈷礦資源目前主要用于電池制造，其次是超合金、硬質(zhì)合金和磁鐵制造。受新能源電動(dòng)汽車快速部署的影響，2016—2018年鈷礦市場(chǎng)價(jià)格上漲了5倍，引發(fā)了一系列大規(guī)模鈷礦項(xiàng)目投資及小規(guī)模手工業(yè)采礦活動(dòng)激增。剛果（金）70%的鈷礦石以銅礦的副產(chǎn)品產(chǎn)出，摩洛哥Bou Azzer礦則是唯一以生產(chǎn)鈷為主產(chǎn)資源的礦山，鈷礦開采和加工方面主要集中在剛果（金）和中國(guó)。全球鈷產(chǎn)量在過去5 a增長(zhǎng)了10%，主要的產(chǎn)能增長(zhǎng)來自剛果（金）。2019年，嘉能可在剛果（金）生產(chǎn)了該國(guó)約40%的產(chǎn)量，中國(guó)生產(chǎn)商洛鉬集團(tuán)產(chǎn)量約12%［7］。近年來，哈薩克斯坦歐亞資源集團(tuán)的Metakol RTR礦山產(chǎn)能增加，逐漸成為該國(guó)主要鈷礦生產(chǎn)商。此外，俄羅斯、澳大利亞、加拿大等均計(jì)劃提高鎳礦及銅礦中鈷的回收率，擴(kuò)展鈷的產(chǎn)能。我國(guó)鈷資源匱乏，主要分布在甘肅、山東、云南等省份，品位較低，分離難度較高，鈷原材料對(duì)外依賴程度高。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)鈷原料進(jìn)口數(shù)量達(dá)12.4萬t，其中鈷礦進(jìn)口量1.05萬t［22］（圖8）。

新冠疫情對(duì)剛果（金）手工和小規(guī)模采礦影響較大，市場(chǎng)價(jià)格的變化、產(chǎn)量迅速的調(diào)整是鈷礦供應(yīng)面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。另外，鈷作為鎳和銅的伴生資源，意味著鈷的市場(chǎng)波動(dòng)更容易受到鎳和銅的市場(chǎng)狀況影響。剛果（金）Kamoto Copper Company運(yùn)用新技術(shù)將鈷的回收率從34%提高到65%，這將緩解鈷資源供應(yīng)的壓力［23］。到2040年，在標(biāo)準(zhǔn)政策情景下，現(xiàn)有礦山及在建項(xiàng)目的預(yù)期產(chǎn)能將滿足未來資源需求，但在可持續(xù)發(fā)展情景下，則面臨供應(yīng)緊張的局面（圖9）。

3.4 稀土資源的行業(yè)現(xiàn)狀與前景分析

稀土資源包括17種元素，分為鑭系15種元素和鈧、釔2種元素。根據(jù)原子量將稀土元素分為輕稀土元素和重稀土元素［24-25］。釹、鏑、鐠、鋱稀土元素是電動(dòng)機(jī)永磁體的重要成分，電動(dòng)汽車永磁體制造的需求占比超過總需求的50%。風(fēng)力渦輪機(jī)的永磁體制造需求比重也相當(dāng)高，例如直驅(qū)式風(fēng)力渦輪機(jī)使用永磁發(fā)電機(jī)，釹需求0.25～0.50 kg/臺(tái)，其他稀土元素在0.06～0.35 kg/臺(tái)［26］。傳統(tǒng)汽車三元催化劑、熒光粉、陶瓷制造方面都要使用稀土元素。輕稀土元素主要產(chǎn)于中國(guó)、美國(guó)、澳大利亞，重稀土元素則主要產(chǎn)于中國(guó)和緬甸。在加工端，輕稀土加工產(chǎn)業(yè)集中于中國(guó)和馬來西亞，重稀土加工產(chǎn)業(yè)則主要在中國(guó)。隨著美國(guó)、緬甸、澳大利亞輕稀土產(chǎn)量逐年的提升，中國(guó)在全球產(chǎn)量中從2010年的占比95%下降至2019年的60%左右［7］，但在分離和精煉端，2019年中國(guó)全球市場(chǎng)份額仍占比達(dá)90%。

稀土礦產(chǎn)資源是中國(guó)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，但是稀土資源的開發(fā)利用還缺乏完整、系統(tǒng)、成熟的戰(zhàn)略統(tǒng)籌［14］。隨著新能源技術(shù)加速推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，永磁體制造所需的釹、鏑、鐠、鋱稀土元素需求將大幅增加，稀土資源的開采程度隨之提高，到2040年稀土元素的需求量可能比現(xiàn)在高3～7倍。由于釹、鏑、鑭、鈰、釔、銪等稀土元素的共生關(guān)系，導(dǎo)致主要用于冶金、化工、玻璃、陶瓷等傳統(tǒng)行業(yè)的鑭、鈰、釔、銪等元素的供應(yīng)量增長(zhǎng)。在全球進(jìn)入新能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)后期，易出現(xiàn)產(chǎn)能過剩問題，引發(fā)供需不均衡現(xiàn)象，進(jìn)而影響新興低碳產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 新興礦產(chǎn)資源面臨的挑戰(zhàn)

2020年《Science》文章指出，減緩氣候變化將為自然資源和供應(yīng)鏈帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。由于制造清潔能源低碳設(shè)備將消耗大量的礦產(chǎn)資源，若新興礦產(chǎn)品行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，那么將極大地加速低碳技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能源和氣候目標(biāo)［27］。因此，傳統(tǒng)能耗產(chǎn)業(yè)的清潔化轉(zhuǎn)型升級(jí)，電氣化、智能化變革將極大地受到新興礦產(chǎn)資源持續(xù)發(fā)展的影響。

（1）全球新興礦產(chǎn)資源供應(yīng)鏈?zhǔn)軈^(qū)域影響較大。鋰的加工生產(chǎn)高度集中在少數(shù)地區(qū)，南美及澳大利亞礦山面臨氣候和水資源的壓力，可能出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸局面。鎳的產(chǎn)出及加工高度依賴印度尼西亞，氧化型鎳礦轉(zhuǎn)化為高鎳锍的方案則面臨成本過高的困境，并且尾礦的處理也越來越受到世界關(guān)注。鈷礦高度依賴剛果（金）的生產(chǎn)以及中國(guó)精煉的局面在未來仍將持續(xù)，剛果（金）因涉及童工問題受世界輿論影響較大，進(jìn)而影響鈷的整體產(chǎn)能。稀土資源從加工到生產(chǎn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈極大地受到中國(guó)主導(dǎo)，中國(guó)政府的政策導(dǎo)向?qū)φ麄€(gè)稀土行業(yè)影響較大。單個(gè)稀土元素的需求巨大，伴生元素需求不濟(jì)也將對(duì)稀土產(chǎn)業(yè)影響不利。

（2）第二，中國(guó)新興礦產(chǎn)資源供應(yīng)缺口較大。我國(guó)鋰、鈷、鎳等新興礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富，但是受制于開采程度，無法長(zhǎng)期滿足清潔能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)礦產(chǎn)資源的強(qiáng)勁需求，部分新興礦產(chǎn)資源高度依賴進(jìn)口。受清潔能源設(shè)備急劇增長(zhǎng)的影響，短期內(nèi)難以滿足行業(yè)發(fā)展需求［28］。稀土資源等優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)受環(huán)境保護(hù)政策影響，需從國(guó)外進(jìn)口以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來，中國(guó)礦產(chǎn)資源供需形勢(shì)不容樂觀，多數(shù)礦產(chǎn)供不應(yīng)求的形勢(shì)可能會(huì)有所加劇。

（3）其他新興礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求較高。鉭、鈮、鍺、鎵、銦、錸、碲、砷等在智能化社會(huì)發(fā)展必不可少，例如5G通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、智慧城市建設(shè)等，這些都是新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要資源。目前我國(guó)在關(guān)鍵芯片技術(shù)上長(zhǎng)期受制于美國(guó)、歐盟等西方國(guó)家，雖然前端礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)巨大，但整體發(fā)展依然受制于人，未來不僅需要在清潔能源加快技術(shù)創(chuàng)新，而且其他產(chǎn)業(yè)同樣要提高技術(shù)創(chuàng)新能力，在全球積極開展合作，更加有效地融入全球產(chǎn)業(yè)鏈，加速提高我國(guó)的自主貢獻(xiàn)力度。

（4）新興礦產(chǎn)資源深刻影響全球資源競(jìng)爭(zhēng)格局。在碳中和目標(biāo)下，新一輪低碳技術(shù)革命與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)持續(xù)推進(jìn)，新興礦產(chǎn)資源憑借低碳技術(shù)的優(yōu)勢(shì)大幅擴(kuò)展市場(chǎng)，新興礦產(chǎn)項(xiàng)目將迎來投資熱潮。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，新興礦產(chǎn)資源未來發(fā)展?jié)摿薮笄矣辛己玫氖袌?chǎng)前景，這將引發(fā)各國(guó)礦業(yè)巨頭有力競(jìng)爭(zhēng)。

（5）掌握優(yōu)勢(shì)的新興礦種將引發(fā)國(guó)際資本圍獵。我國(guó)礦業(yè)公司在“走出去”戰(zhàn)略支撐下大量出海到非洲、東南亞、西亞、拉美等第三世界國(guó)家。例如，全球第一大鎳生產(chǎn)商青山集團(tuán)遭遇瑞士國(guó)際大宗商品交易巨頭嘉能可的惡意做空就是典型范例，其背后目的不言而喻。隨著我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展動(dòng)能越來越強(qiáng)勁，在即將全面超越歐美的國(guó)際背景下，歐美等西方勢(shì)力遏制我國(guó)持續(xù)發(fā)展的目的昭然若揭，因此，未來我國(guó)掌握新興礦產(chǎn)資源的礦業(yè)公司將長(zhǎng)期面臨外部資本勢(shì)力圍獵的危機(jī)與挑戰(zhàn)，這對(duì)礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)影響較大。

5 結(jié)論與建議

當(dāng)今世界正處于“百年未有之大變局”的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)對(duì)全球氣候變化，碳中和已成為全球共識(shí)，中國(guó)“全電社會(huì)”戰(zhàn)略將極大保障在本輪新興產(chǎn)業(yè)革命中取得先機(jī)與優(yōu)勢(shì)。新興礦產(chǎn)資源高速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)際社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的爭(zhēng)奪也將加劇。對(duì)此，建議做好以下幾個(gè)方面：

（1）在全球勘查投入由持續(xù)增長(zhǎng)轉(zhuǎn)為下行的局面中，應(yīng)重視新興礦產(chǎn)資源勘探投入，特別是針對(duì)鋰、鈷、鎳、稀土、石墨等，加強(qiáng)新興礦產(chǎn)資源調(diào)查及評(píng)價(jià)，結(jié)合地質(zhì)、技術(shù)、生態(tài)等對(duì)資源開發(fā)利用的影響因素，系統(tǒng)評(píng)價(jià)資源的可利用性。

（2）在全球礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)鏈分布極不均衡的背景下，各國(guó)政府應(yīng)制定良好的戰(zhàn)略政策，針對(duì)新興礦產(chǎn)制定國(guó)際管理框架，如將鋰、鈷、鎳3種燃料電池必需礦種進(jìn)行特殊化管理，推動(dòng)多元化的全球供應(yīng)格局，探索利用已有優(yōu)勢(shì)礦種與緊缺礦種進(jìn)行資源互利貿(mào)易交換新模式，共同努力引導(dǎo)市場(chǎng)提高礦產(chǎn)供應(yīng)的安全性。

（3）加強(qiáng)新興礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，提高資源利用效率，生產(chǎn)端提高原材料附加值，排放端提高尾礦資源回收率，例如稀土生產(chǎn)過程中，對(duì)伴生礦種進(jìn)行合理利用，形成小型產(chǎn)業(yè)鏈；加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高鈷礦的尾礦回收率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈一體化發(fā)展，把握住新興礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的機(jī)遇。

（4）在非洲、南美洲等地采礦生產(chǎn)過程中受土地資源、水資源、廢物排放等因素制約情況下，通過合理的政策措施、穩(wěn)健的項(xiàng)目管理和技術(shù)方案，解決整個(gè)生產(chǎn)過程中因環(huán)境因素制約而導(dǎo)致的不可持續(xù)性，例如在礦山開采計(jì)劃中，可引進(jìn)專業(yè)的中資鉆井公司入股，解決水資源問題。

（5）在部分礦產(chǎn)資源伴生性特征導(dǎo)致整體開發(fā)成本顯著增加，影響產(chǎn)能供應(yīng)的困局中，對(duì)不同新興礦產(chǎn)資源實(shí)行差異化管理、政策傾斜，加強(qiáng)低品位礦石采選冶煉技術(shù)研發(fā)，提升伴生資源綜合回收利用率，提高資源利用水平。例如稀土開發(fā)過程中，對(duì)伴生性礦種回收、冶煉進(jìn)行適當(dāng)政府補(bǔ)貼，降低開發(fā)成本，保障持續(xù)發(fā)展。