王　昶，孫　晶，左綠水,3，宋慧玲

(1.中南大學(xué)商學(xué)院,湖南　長沙 410083；2.中南大學(xué)金屬資源戰(zhàn)略研究院,湖南　長沙　410083；3.Sustainable Minerals Institute，The University of Queensland，St Lucia，QLD 4072，Australia)

0　引言

近年來，能源與環(huán)境問題對傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。新能源汽車憑借其節(jié)能環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)勢脫穎而出，適應(yīng)了國際能源供應(yīng)緊缺以及環(huán)境保護(hù)呼聲日益高漲的大背景，成為市場和社會各界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。世界各國紛紛制定相關(guān)政策，大力支持、鼓勵新能源汽車的發(fā)展，并將發(fā)展新能源汽車作為國家戰(zhàn)略[2]。美國啟動了“新一代汽車合作伙伴計(jì)劃”、“自由汽車計(jì)劃”等國家戰(zhàn)略，從研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化支持、消費(fèi)刺激、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面提供了有力的政策；德國制定《國家電動汽車發(fā)展計(jì)劃》，加大對電動汽車的市場的激勵力度；日本將新能源汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，并制定了《下一代汽車戰(zhàn)略2010》；中國將新能源汽車產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并列入《中國制造2025》重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。在各國政策的支持下，全球新能源汽車的發(fā)展呈現(xiàn)井噴式增長，2016年全球新能源乘用車銷量達(dá)77.4萬輛，比2015年增長40%，其中，中國新能源乘用車銷量達(dá)32萬輛，成為全球新能源乘用車市場的主戰(zhàn)場。新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一個(gè)典型的資源密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)[3]。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車對原材料的需求也發(fā)生了變化，如車身更多的使用輕量化材料，動力電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池，從而帶動了對鎳、鈷、錳等原材料的需求。2015年動力電池三元材料消耗鎳1973噸、鈷1056噸、錳1170噸，據(jù)預(yù)測，到2018年，將分別增長到23785噸、7067噸、7062噸[4]。新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐加快，對鋰、鈷、鎳等關(guān)鍵原材料形成強(qiáng)勁的需求，關(guān)鍵原材料已經(jīng)成為各國利益爭奪的焦點(diǎn)。從需求側(cè)看，自2008年以來，美國、歐盟、日本[5-7]紛紛發(fā)布關(guān)鍵原材料的戰(zhàn)略評估報(bào)告，篩選出合乎本國或本地區(qū)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵原材料，并采取一系列措施保障原材料的供給。從供給側(cè)看，新能源汽車關(guān)鍵原材料中有較多的稀有金屬，在地球上存量稀少，且通常是主要工業(yè)金屬如銅、鋅、鋁開采和加工的副產(chǎn)品，其可供性主要受主產(chǎn)品可供性的制約[8]，致使關(guān)鍵原材料的供給風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大進(jìn)而制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，界定新能源汽車關(guān)鍵原材料，并進(jìn)行全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估，對保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對新能源汽車的研究多集中在商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方面，如謝青、劉穎琦對新能源汽車的商業(yè)模式創(chuàng)新進(jìn)行了研究分析[9-10]；王靜宇等基于社會網(wǎng)絡(luò)視角，對中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟進(jìn)行了實(shí)證研究[11]；李華晶等基于綠色技術(shù)創(chuàng)新視角研究了新能源汽車企業(yè)研發(fā)投入與績效的關(guān)系[12]；王燕妮引入社會技術(shù)系統(tǒng)理論和多層次視角模型，分析了新能源汽車社會技術(shù)系統(tǒng)面臨的宏觀環(huán)境[13]；程廣宇、范如國、王宏起等對新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展、補(bǔ)貼政策、生態(tài)系統(tǒng)等進(jìn)行了分析研究[14-16]。當(dāng)然，也有文獻(xiàn)從未來可持續(xù)技術(shù)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的視角[17-18]對全球稀有礦產(chǎn)資源的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，但并沒有針對新能源汽車的關(guān)鍵原材料做出評估，并且多從原生資源角度考慮，忽略了城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對原材料供應(yīng)的影響。在此背景下，本文界定新能源汽車關(guān)鍵原材料，建立原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，對新能源汽車關(guān)鍵原材料進(jìn)行全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估，為提高新能源汽車關(guān)鍵原材料的保障能力提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究方法

1.1　研究對象的界定

根據(jù)中國國務(wù)院頒布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》，新能源汽車是指采用新動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車[19]。與傳統(tǒng)汽車相比，在構(gòu)成部件方面，新能源汽車新增了電動機(jī)、逆變器、動力電池等電機(jī)及電子部件，減少了發(fā)動機(jī)及其周邊部件，如氣缸、燃料箱、排氣管、鉛蓄電池等。在構(gòu)成材料方面，用于這些部件的鋁合金、特種鋼、工程塑料等材料會有所減少，而高性能磁鐵、鋼板、銅、鋰化物、鈷化物、碳、鋁合金、樹脂等材料用料將會增加[20]，具體如下：從動力電池材料看，正極材料包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料(鎳鈷錳、鎳鈷鋁等)；負(fù)極材料相對穩(wěn)定，以石墨為主，也有少量以鈦酸鋰做負(fù)極材料；隔膜通常為氧化鋯纖維材料。燃料電池汽車的能量來源是氫，需要鉑族金屬作為催化劑使產(chǎn)生能量[2]。為保證新能源汽車的續(xù)航能力，要求新能源汽車的驅(qū)動電具備高密度、高效率和強(qiáng)可靠性的特點(diǎn)[3]，稀土永磁同步電機(jī)是當(dāng)前的主流技術(shù)，主要物質(zhì)為釹鐵硼，含有大量的鐵和稀土元素釹。通常情況下還會混合少量的鎵和稀土元素中的鏑、鐠、鋱以保證永磁電機(jī)的耐熱性。電子電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直流電和交流電的轉(zhuǎn)化，需要一定的鈀、金、鍺、銦和銀等金屬來實(shí)現(xiàn)。在保證新能源汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下，新型纖維復(fù)合材料、鎂鋁合金、含鉻的高強(qiáng)度鋼、鈦合金以及一些非金屬基復(fù)合材料等都在新能源汽車輕量化和安全性方面有巨大的應(yīng)用潛力[20-22]。

通過整理現(xiàn)有文獻(xiàn)、汽車生產(chǎn)商報(bào)告等資料，并結(jié)合新能源汽車和新材料領(lǐng)域多位專家意見，本文最終確定了鉻、鋁、鍺、鈷、錫、鐵、銦、鋅、錳、鋯、銀、金、鎳、銅、鎵、稀土、石墨、硒、鎂、硅、鉑、鈦和鋰23種關(guān)鍵原材料作為研究對象(見圖1)。

圖1　新能源汽車關(guān)鍵原材料

1.2　指標(biāo)體系的構(gòu)建與測量

目前關(guān)于新能源汽車關(guān)鍵原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估的研究還比較少，尚未形成完善的評估體系，但對原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估方法的研究有很多。美國國家研究委員會[5]、歐盟委員會[6]、中國國土資源部[23]等組織和機(jī)構(gòu)根據(jù)各國或地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)從不同層面構(gòu)建指標(biāo)體系對稀有礦產(chǎn)資源的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。從具體評估指標(biāo)來看，生產(chǎn)集中度、資源耗竭時(shí)間、世界治理指標(biāo)、人類發(fā)展指數(shù)在礦產(chǎn)資源供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估中出現(xiàn)的次數(shù)較多，也有一些機(jī)構(gòu)使用了進(jìn)口依賴、進(jìn)口集中度等指標(biāo)，但使用頻次較少。本文是從全球尺度進(jìn)行研究，不考慮進(jìn)出口對原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的影響。

總體來看，耶魯大學(xué)Graedel團(tuán)隊(duì)[24]所提出的原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估方法比較全面成熟，并被廣泛應(yīng)用，本文參考耶魯大學(xué)和楊丹輝等人的評估方法，從資源供應(yīng)潛力和資源供應(yīng)能力兩個(gè)方面，構(gòu)建了一套包括3個(gè)一級指標(biāo)、5個(gè)二級指標(biāo)的評估體系(見圖2)，對新能源汽車關(guān)鍵原材料的全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。

圖2　新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn) 評價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

(1)地質(zhì)性、技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性因素。影響資源供應(yīng)潛力的根本因素是資源的儲量，同時(shí)開采技術(shù)、開采成本等因素會影響資源的開采量。本文借鑒了日本先進(jìn)工業(yè)科技研究所在《金屬的關(guān)鍵性評估——基于日本的資源戰(zhàn)略》中提出的原材料消耗時(shí)間等級劃分方法(見表1)，并結(jié)合功效系數(shù)法，對新能源汽車關(guān)鍵原材料的儲產(chǎn)比進(jìn)行轉(zhuǎn)化，方法如下：根據(jù)日本先進(jìn)工業(yè)科技研究所的風(fēng)險(xiǎn)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定每組基礎(chǔ)得分并計(jì)算調(diào)整分，原材料儲產(chǎn)比風(fēng)險(xiǎn)得分由基礎(chǔ)分和調(diào)整分組成，得分越高表示原材料供應(yīng)的保障程度越高，面臨的風(fēng)險(xiǎn)也就越低。

(1)

(2)社會發(fā)展水平和監(jiān)管政策因素。社會發(fā)展水平和監(jiān)管政策因素主要對礦產(chǎn)資源的開發(fā)能力有重要影響，反映出原材料供應(yīng)能力，主要通過人類發(fā)展指數(shù)(HDI)、礦業(yè)政策潛力指數(shù)(PPI)兩個(gè)指標(biāo)來衡量該因素隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)：

① 人類發(fā)展指數(shù)(HDI)?，F(xiàn)有研究通常采用人類發(fā)展指數(shù)作為衡量社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的評價(jià)指標(biāo)。一個(gè)國家或地區(qū)的人類發(fā)展指數(shù)越高，經(jīng)濟(jì)活動的穩(wěn)定性也就越高，原材料開發(fā)的穩(wěn)定性也就越高。本文參考Graedel的處理方法，先對人類發(fā)展指數(shù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化，以原材料生產(chǎn)國占全球生產(chǎn)總額的比重為權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)平均。社會發(fā)展水平隱含的原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的表達(dá)式如下：

SRHDI=∑Wi×(100-100×HDIi)

(2)

其中，Wi表示原材料的某生產(chǎn)國產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比重，HDIi表示該國的人類發(fā)展指數(shù)。通過式(2)轉(zhuǎn)化，SRHDI值越高，社會發(fā)展水平隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)就越高。

② 礦業(yè)政策潛力指數(shù)(PPI)。由加拿大菲莎研究所發(fā)布的礦業(yè)政策潛力指數(shù)用以衡量礦業(yè)監(jiān)管政策對礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)的影響，礦業(yè)政策透明和穩(wěn)定程度決定了其對礦業(yè)勘探投資的影響，進(jìn)而影響供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。礦業(yè)政策潛力指數(shù)的分布范圍是[0～100]，數(shù)值越高表示該國家或地區(qū)的政策潛力越高，越能促進(jìn)原材料的勘探開發(fā)。首先，將PPI進(jìn)行逆向處理，使數(shù)值越高，資源的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)越高。然后，以原材料生產(chǎn)國占全球生產(chǎn)總額的比重為權(quán)重，進(jìn)行加權(quán)平均。礦業(yè)政策潛力所隱含的原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式如下：

SRPPI=∑Wi×(100-PPIi)

(3)

其中，Wi表示原材料的某生產(chǎn)國產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比重，PPIi表示該國的礦業(yè)政策潛力指數(shù)。通過式(3)轉(zhuǎn)化，SRPPI值越高，礦業(yè)監(jiān)管政策隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)就越高。

(3)地緣政治因素。地緣政治因素是影響資源供應(yīng)能力的另一個(gè)重要因素，主要通過政治穩(wěn)定與無暴力程度和全球供應(yīng)集中度兩個(gè)指標(biāo)衡量該因素對原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的影響：

① 政治穩(wěn)定與無暴力程度(WGI-PV)。一個(gè)國家或地區(qū)政局的動蕩不安，不僅會影響到礦業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，還會影響到礦業(yè)的長期發(fā)展。根據(jù)世界銀行發(fā)布的世界治理指標(biāo)中的政治穩(wěn)定與無暴力程度WGI-PV來對原材料生產(chǎn)國的政治環(huán)境進(jìn)行供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)。WGI-PV的原始數(shù)值在[0～100]之間，數(shù)值越大，表示該國家或地區(qū)的政治環(huán)境越穩(wěn)定。與HDI、PPI的處理方式相同，先將WGI-PV進(jìn)行逆向處理，再根據(jù)原材料的產(chǎn)量占比進(jìn)行加權(quán)。政治穩(wěn)定與無暴力程度所隱含的原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式如下：

SRWGI-PV=∑Wi×(100-WGI-PVi)

(4)

其中，Wi表示原材料生產(chǎn)國產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比重，WGI-PVi表示該國家的政治穩(wěn)定與無暴力程度。通過式(4)轉(zhuǎn)化，SRWGI-PV值越高，隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)就越高。

② 全球供應(yīng)集中度(HHI)。礦產(chǎn)資源的生產(chǎn)供應(yīng)若集中在某一個(gè)國家或地區(qū)，一旦該國家或地區(qū)的礦業(yè)監(jiān)管政策、政治局勢等條件發(fā)生變化，就會對礦產(chǎn)資源的供應(yīng)產(chǎn)生很大的影響。按照產(chǎn)業(yè)組織的研究方法，采用赫芬達(dá)爾-赫希曼指數(shù)(HHI)對礦產(chǎn)資源的全球供應(yīng)集中度進(jìn)行測量。某礦產(chǎn)資源各個(gè)國家生產(chǎn)占比平方的總和即是該種礦產(chǎn)資源的全球供應(yīng)集中度。根據(jù)美國司法部指南，市場集中度可以HHI劃分為三個(gè)等級，低于0.15屬于低度集中市場，0.15～0.25屬于中度集中市場，高于0.25屬于高度集中市場。采用功效系數(shù)法對HHI進(jìn)行轉(zhuǎn)化，如表2所示。

表2　HHI等級劃分與基值設(shè)定

(5)

最后，通過加權(quán)平均法對指標(biāo)進(jìn)行匯總，得到各關(guān)鍵原材料的全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn),計(jì)算公式如下：

(6)

1.3　風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

本文參考耶魯大學(xué)、通用公司[25]等的研究，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為高風(fēng)險(xiǎn)、中高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、中低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)五個(gè)等級，如表3所示。

1.4　數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源主要是2017年最新公開出版的文獻(xiàn)、報(bào)告以及政府或其他國際組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其中，原材料的全球及各國家或地區(qū)的產(chǎn)量、儲

表3　新能源汽車關(guān)鍵原材料的全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級

量數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2017年公布的Mineral Commodity Summaries；人類發(fā)展指數(shù)(HDI)來源于聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署發(fā)布的報(bào)告；礦業(yè)政策潛力指數(shù)(PPI)由加拿大菲莎研究所獲?。皇澜缰卫碇笜?biāo)(WGI-PV)來自世界銀行發(fā)布的數(shù)據(jù)。

1.5　不確定性分析

本文的數(shù)據(jù)主要來源于美國地調(diào)局、聯(lián)合國環(huán)境署、世界銀行等機(jī)構(gòu)公開發(fā)表的報(bào)告和文獻(xiàn)資料，個(gè)別數(shù)據(jù)存在缺失情況而根據(jù)以往數(shù)據(jù)推算獲得。為檢驗(yàn)評估結(jié)果的可靠程度，本文借鑒耶魯大學(xué)[24]和楊丹輝等[18]的做法，采用蒙特卡洛法對各影響因素進(jìn)行不確定性分析。蒙特卡洛方法以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理為基礎(chǔ)，通過反復(fù)進(jìn)行隨機(jī)抽樣來模擬影響因素的不確定性對供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的影響。步驟如下：①首先計(jì)算各影響因素的基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)差并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；②將數(shù)據(jù)的可靠性設(shè)定為五個(gè)層次，根據(jù)可靠性設(shè)置每種原材料的誤差倍數(shù)，按照不確定性由低到高依次設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)差的一倍到五倍；③根據(jù)每種原材料的誤差倍數(shù)和每個(gè)影響因素的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算出每種原材料的標(biāo)準(zhǔn)差，再利用軟件進(jìn)行下一步的模擬處理。

2　研究結(jié)果

2.1　新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估

(1)新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果分析。新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果如表4所示，在新能源汽車23種關(guān)鍵原材料中，錫的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)最高，鉻、鍺次之，鋰最低。

表4　新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)

注：地質(zhì)性、技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性因素下儲產(chǎn)比(R/P)表示原始值，即礦產(chǎn)資源的可開采年限，HDI、PPI、WGI-PV、HHI分別表示各個(gè)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值，社會發(fā)展水平及監(jiān)管政策因素風(fēng)險(xiǎn)為HDI和PPI的平均值，地緣政治因素風(fēng)險(xiǎn)為WGI-PV和HHI的平均值。

從地質(zhì)性、技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性因素來看，新能源汽車關(guān)鍵原材料儲產(chǎn)比所隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)最高的是鉻，稀土、石墨、鋰、鎂、硅的風(fēng)險(xiǎn)最低。鉻熔點(diǎn)高、質(zhì)硬、耐腐蝕，是不銹鋼及部分特種合金中不可替代的基本元素，90%的鉻資源都用于生產(chǎn)不銹鋼，并被廣泛應(yīng)用到航空、宇航、汽車及國防工業(yè)生產(chǎn)槍炮、火箭等，對軍事和國民經(jīng)濟(jì)有重要影響。據(jù)美國地調(diào)局2017年公布數(shù)據(jù)，鉻的全球儲量為50000萬噸，全球開采總量3040萬噸，靜態(tài)條件下，資源可開采量在16年左右，在新能源汽車23種關(guān)鍵原材料中最低。從未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢來看，航空航天、汽車、國防等工業(yè)對鉻的需求仍然增長，鉻的資源供應(yīng)潛力仍面臨較高風(fēng)險(xiǎn)。錫、金、鋅等資源的靜態(tài)可開采年限也處于較低水平，也面臨較高的資源潛力風(fēng)險(xiǎn)。受限于數(shù)據(jù)的可得性，本文并未對稀土進(jìn)行輕、重的區(qū)分，當(dāng)前稀缺的是離子吸附性重稀土礦，而輕稀土并不稀缺[18]。因此，所計(jì)算數(shù)據(jù)顯示稀土的資源潛力所隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)最低。新能源汽車動力電池所需要的稀土、石墨、鎂、硅、鋰等可開采年限相對較高，資源潛力風(fēng)險(xiǎn)低。

從社會發(fā)展水平來看，鈷資源全球儲量的53.66%分布在剛果(金)，該地區(qū)的人類發(fā)展指數(shù)較低，鈷資源的供應(yīng)存在著很大的風(fēng)險(xiǎn)。從礦業(yè)監(jiān)管政策來看，錫、鉻、石墨的礦業(yè)潛力政策所隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較高。錫資源主要分布在礦業(yè)政策潛力指數(shù)相對較高的中國、印度尼西亞、巴西等國家，礦業(yè)監(jiān)管政策不確定性較大，該項(xiàng)隱含的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較高。對于鉻、石墨來說，主要產(chǎn)出國是南非、印尼、菲律賓、中國、印度等發(fā)展中國家，出口、開采等礦業(yè)政策同樣面臨著很大的不確定性，礦產(chǎn)勘探、投資等穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致鉻、鎳和石墨的全球供應(yīng)面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。而硒資源的主要生產(chǎn)國是德國和日本，社會發(fā)展處于較高水平，因而風(fēng)險(xiǎn)較低。綜合考慮社會發(fā)展水平和礦業(yè)監(jiān)管政策因素，錫的風(fēng)險(xiǎn)最高，硒的風(fēng)險(xiǎn)最低。

從政治穩(wěn)定與無暴力程度指標(biāo)來看，在新能源汽車所需的23種關(guān)鍵原材料中，石墨、的風(fēng)險(xiǎn)最高，硒的風(fēng)險(xiǎn)最低。整體看來，政治穩(wěn)定與無暴力程度和礦業(yè)監(jiān)管政策對原材料風(fēng)險(xiǎn)的影響基本一致。石墨、錫的生產(chǎn)國主要集中在印度、印尼、中國等發(fā)展中國家，WGI-PV值較低，導(dǎo)致供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較高。從全球供應(yīng)集中度來看，83.33%的稀土資源都由中國生產(chǎn)供應(yīng)導(dǎo)致稀土資源的風(fēng)險(xiǎn)最高，鎳、鈦等資源較均衡的分散在世界各國而風(fēng)險(xiǎn)最低。綜合考慮政治穩(wěn)定與無暴力程度和全球供應(yīng)集中度兩個(gè)指標(biāo)，稀土的風(fēng)險(xiǎn)最高，鈦的風(fēng)險(xiǎn)最低。

(2)新能源汽車關(guān)鍵原材料風(fēng)險(xiǎn)等級評估。如圖3所示，從新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分結(jié)果可以看出，在新能源汽車所需23種關(guān)鍵原材料中，錫、鉻、鍺錫這3種資源處于中高風(fēng)險(xiǎn)水平；鈷、銦、鋅、錳、鋯、銀、鎳、鐵、金、銅、鎵、硒、鋁這13種處于中風(fēng)險(xiǎn)水平；稀土、鉑族、石墨、鎂、硅、鈦、鋰這7種處于中低風(fēng)險(xiǎn)水平。

(3)不確定性分析。假設(shè)影響原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的三個(gè)影響因素的數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，根據(jù)每種原材料的標(biāo)準(zhǔn)差和均值，利用Normrnd函數(shù)通過10000次迭代產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，根據(jù)每種原材料的風(fēng)險(xiǎn)模擬結(jié)果繪圖。圖4繪制了新能源汽車23種關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)不確定性分析的結(jié)果，未出現(xiàn)一種原材料風(fēng)險(xiǎn)波動范圍大面積覆蓋另一種的情況，評估結(jié)果可信度高。

圖3　新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分

圖4　新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)不確定性云圖

2.2　進(jìn)一步情景分析

隨著自然資源的生產(chǎn)和消費(fèi)，大量礦產(chǎn)資源蓄積在產(chǎn)品中，以在用存量或廢棄物的形態(tài)不斷堆積在城市中，形成豐富的城市礦產(chǎn)[26]，且礦產(chǎn)種類越來越豐富。資源的循環(huán)性使得城市礦產(chǎn)對資源供給具有重要的乘數(shù)效應(yīng)。對于一單位的任意資源，如果其回收利用率達(dá)到90%，則一次循環(huán)可增加0.9倍的資源量，二次循環(huán)可增加1.7倍的資源量，無限次循環(huán)則可增加9倍資源量[27]。因此，城市礦產(chǎn)的循環(huán)利用能夠降低對原材料的開采需求，提高可開采年限，緩解供應(yīng)壓力，為新能源汽車關(guān)鍵原材料的供給開辟了新的渠道。本部分分析了新能源關(guān)鍵原材料在一次、二次以及無限循環(huán)的情景下其全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的變化，其中回收率采用Graedel研究中的全球平均報(bào)廢后回收率[28]。

(1)城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對新能源汽車關(guān)鍵原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)節(jié)效應(yīng)。從整體來看，考慮城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)節(jié)后，新能源汽車關(guān)鍵原材料的全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生了一定的變化。不考慮資源循環(huán)情景下，新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)均值為46.52；一次循環(huán)情景下，全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)平均值為44.00，平均降低5.30%；二次循環(huán)情景下，全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)平均值為42.57，平均降低8.13%；無限循環(huán)情景下，全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)平均值為35.00，平均降低22.66%，如表5所示。

城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)節(jié)效應(yīng)如圖5所示，根據(jù)分析，可將調(diào)節(jié)效應(yīng)分為三類:

①12種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著。鎳、銅、銀、錳、鈷、鐵、鋅、金、錫、鉻、鋁、鉑族12種關(guān)鍵原材料的全球平均報(bào)廢后回收率達(dá)75%，原材料的循環(huán)利用對可開采年限產(chǎn)生很大影響，調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著，風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。值得注意的是，鉑族和鋁兩種原材料在一次、二次循環(huán)后，可開采年限即超過200年，資源潛力風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)降低至0，二次循環(huán)和無限循環(huán)后，盡管可開采年限提高，但風(fēng)險(xiǎn)值維持在中低水平，不再變動。

②6種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)一般。鈦、鎵、鋯、硒、鍺、銦6種關(guān)鍵原材料一、二次循環(huán)的調(diào)節(jié)效應(yīng)不明顯，無限次循環(huán)調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著。這六種關(guān)鍵原材料的全球平均報(bào)廢后回收率只有0.5%，資源一次循環(huán)、二次并未對可開采年限產(chǎn)生顯著影響。無限次循環(huán)后，調(diào)節(jié)效應(yīng)產(chǎn)生效果，可開采年限提高，供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)水平下降。

③5種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著。稀土、石墨、鎂、硅、鋰5種關(guān)鍵原材料的風(fēng)險(xiǎn)未發(fā)生變動。這5種關(guān)鍵原材料現(xiàn)有可開采年限超過200年，資源潛力風(fēng)險(xiǎn)已達(dá)到最低水平0，因此在城市礦產(chǎn)循環(huán)利用的調(diào)節(jié)下，雖然可開采年限進(jìn)一步提高，但風(fēng)險(xiǎn)值不再發(fā)生變動。

表5　城市礦產(chǎn)循環(huán)利用情景下新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)變化

注：風(fēng)險(xiǎn)變動值 = 考慮資源循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)值 - 不考慮資源循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)值，風(fēng)險(xiǎn)減小幅度=(不考慮資源循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)值 - 考慮資源循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)值)/不考慮資源循環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)值。

圖5　城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)節(jié)效應(yīng)

(2)新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級變化。通過城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)節(jié)效應(yīng)評估結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，新能源汽車關(guān)鍵原材料的全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級發(fā)生了較大變化，中高風(fēng)險(xiǎn)原材料種類減少，中低風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)原材料種類增加，如圖6所示。具體來看，一次循環(huán)后，鐵、鋁由中風(fēng)險(xiǎn)降為中低風(fēng)險(xiǎn)；二次循環(huán)后，新增銅由中風(fēng)險(xiǎn)降為中低風(fēng)險(xiǎn)；無限循環(huán)后，鉻、錫由中高風(fēng)險(xiǎn)降為中風(fēng)險(xiǎn)，鈷、鋅、錳、銀、鎳、金6種關(guān)鍵原材料由中風(fēng)險(xiǎn)降為中低風(fēng)險(xiǎn)，銅由中低風(fēng)險(xiǎn)降為低風(fēng)險(xiǎn)。

圖6　不同情景下新能源汽車關(guān)鍵原材料全球供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級變化

3　結(jié)論與建議

3.1　結(jié)論

(1)不考慮城市礦產(chǎn)循環(huán)利用的情景下，在新能源汽車23種關(guān)鍵原材料中，錫的風(fēng)險(xiǎn)最高，鉻、鍺、鈷的風(fēng)險(xiǎn)依次降低，鋰的風(fēng)險(xiǎn)最低。從地質(zhì)性、技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性因素看，鉻、錫、鋅、金、銀、銦、鍺、鎳、銅9種關(guān)鍵原材料供應(yīng)潛力風(fēng)險(xiǎn)處于較高水平，稀土、石墨、鎂、硅、鋰5種關(guān)鍵原材料供應(yīng)潛力風(fēng)險(xiǎn)低。從社會發(fā)展水平和監(jiān)管政策因素看，錫的供應(yīng)能力風(fēng)險(xiǎn)高，硒的供應(yīng)能力風(fēng)險(xiǎn)低。從地緣政治因素看，稀土的供應(yīng)能力風(fēng)險(xiǎn)最高，鈦的供應(yīng)能力風(fēng)險(xiǎn)最低。

(2)在考慮城市礦產(chǎn)循環(huán)利用后，新能源汽車23種關(guān)鍵原材料的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)出不同程度的降低。從城市礦產(chǎn)循環(huán)利用對新能源汽車關(guān)鍵原材料的調(diào)節(jié)效應(yīng)看，對鎳、銅、銀、錳、鈷、鋅、金、鐵、錫、鉻、鋁、鉑族12種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)顯著，鈦、鎵、鋯、硒、鍺、銦6種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)一般，對稀土、石墨、鎂、硅、鋰5種關(guān)鍵原材料調(diào)節(jié)效應(yīng)不顯著。從關(guān)鍵原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)等級看，城市礦產(chǎn)的循環(huán)利用使中高風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵原材料種類由3種減少至1種，中風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵原材料種類由13種減少至6種。

3.2　建議

(1)建立關(guān)鍵原材料供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)動態(tài)評估機(jī)制。應(yīng)緊盯國際市場技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合新形勢及時(shí)調(diào)整、開發(fā)新能源汽車關(guān)鍵原材料，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。

(2)對新能源汽車關(guān)鍵原材料實(shí)行分類管理?？紤]到不同原材料的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)存在差異，應(yīng)對其實(shí)施差別化管理。對于供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較高的原材料，一方面加強(qiáng)地質(zhì)勘查工作，尋找潛在的資源；另一方面提高資源利用效率，減少浪費(fèi)；此外還需加強(qiáng)替代材料的研發(fā)。而對于目前風(fēng)險(xiǎn)較低的原材料，則應(yīng)優(yōu)化資源的長短期配置，確保資源的長期可持續(xù)供應(yīng)。

(3)加強(qiáng)城市礦產(chǎn)開發(fā)利用。城市礦產(chǎn)作為關(guān)鍵原材料的重要來源，其循環(huán)利用將會緩解關(guān)鍵原材料的供應(yīng)壓力，具有戰(zhàn)略性開發(fā)價(jià)值。建立城市礦產(chǎn)儲量數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)城市礦產(chǎn)回收體系建設(shè)，提高城市礦產(chǎn)資源化利用率，完善城市礦產(chǎn)開發(fā)政策支持體系，以有效降低對原生礦的需求。

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