張繼鵬，代 濤，王高尚，李 丹

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 100037；3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

0 引 言

鉛是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在冶金、化工等各種基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中起著重要的作用，廣泛地應(yīng)用于蓄電池、電纜包皮、鉛板合金、化工顏料等領(lǐng)域。因此，它的中長期需求預(yù)測是國家戰(zhàn)略規(guī)劃的重要支撐。對未來鉛資源需求的準(zhǔn)確把握，是制定合理的鉛產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的前提保證。

目前對鉛資源需求預(yù)測開展的研究主要有以下幾個角度。①短期鉛需求預(yù)測：國際鉛鋅研究小組主要側(cè)重全球及主要國家鉛的短期供需形勢分析，對中長期需求預(yù)測較少涉及[1]；安泰科以及各大證券研究所主要對短期鉛市場的供需形勢進(jìn)行分析，會定期發(fā)布鉛行業(yè)分析報告[2]；有色金屬協(xié)會主要通過有色金屬產(chǎn)業(yè)景氣指數(shù)來判斷短期鉛行業(yè)狀況[3]。②單個國家預(yù)測：SHARMA等以印度為研究對象，運用時間序列數(shù)據(jù)、移動平均、趨勢分析、復(fù)合年均增長率等多種方法來預(yù)測2030年鉛的需求量[4]；代濤等以中國為研究對象，探索了鉛消費的“S”形消費規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)，預(yù)測了2035年鉛的需求量[5]。目前研究鉛需求的學(xué)者很少考慮當(dāng)前各國陸續(xù)提出燃油車禁售的決議對鉛需求造成的影響；而研究禁售燃油車相關(guān)政策的學(xué)者，又大多是從各國政策對比[6-7]、預(yù)測其他國家提出的時間[8-11]、為其他國家制定禁售計劃提出建議[12]等方面入手，分析新能源車的發(fā)展前景、阻力情況以及部分國家實現(xiàn)相關(guān)禁售決議的可行性，但缺少對鉛需求的定量預(yù)測。而對未來較長尺度的鉛需求預(yù)測以及適應(yīng)性調(diào)整，必須將兩者同時考慮。因此，本文基于對長期鉛數(shù)據(jù)積累研究，運用“S”形需求理論，并結(jié)合當(dāng)前提出的燃油車禁售政策以及不斷看好新能源車的方向——鋰、鎳電池會對鉛蓄電池有不同程度壓縮的因素，從而對未來鉛需求進(jìn)行預(yù)測以及做出適應(yīng)性調(diào)整。

1 研究思路與方法

本文以全球各國鉛歷史消費數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用人均礦產(chǎn)資源消費“S”形規(guī)律，同時考慮了新能源車的迅速發(fā)展可能會對未來鉛需求造成巨大沖擊的情況，綜合各類國家集團(tuán)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r、政策決議等來進(jìn)行預(yù)測。在預(yù)測未來鉛需求時，設(shè)定了兩種情況：①鉛蓄電池未被大規(guī)模替代：運用鉛消費“S”形曲線模型，對全球各類國家集團(tuán)的鉛需求進(jìn)行預(yù)測；②鉛蓄電池被大規(guī)模替代：新能源汽車發(fā)展迅速，傳統(tǒng)燃油車被大規(guī)模替換，相當(dāng)一部分的鉛被替換，基于“S”形曲線模型，并考慮未來鉛的替換，從而得到未來各國鉛需求。厘清未來20年全球各集團(tuán)鉛需求情況，從而為全球未來鉛資源開發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。

本文研究方法是基于人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，即通過研究典型國家的能源、鐵、銅、鋁、鉛、鋅、硫、磷、鉀、石墨等資源消費情況，發(fā)現(xiàn)從農(nóng)業(yè)社會→工業(yè)社會→后工業(yè)化社會，人均資源消費與人均GDP呈現(xiàn)全周期“S”形變化關(guān)系，即農(nóng)業(yè)社會人均資源消費呈低緩增長趨勢，工業(yè)化發(fā)展階段呈快速增長趨勢，之后隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、社會財富積累水平不斷提高和基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善，各類資源的人均需求陸續(xù)達(dá)到頂點，不再增長，并趨于下降，同一種礦產(chǎn)資源的幾個關(guān)鍵點(礦產(chǎn)資源消費快速增長點、礦產(chǎn)資源消費增速減緩點、礦產(chǎn)資源消費頂點)對應(yīng)的人均GDP在固定的范圍內(nèi)[13-21]。以往的研究成果為本文提供了重要參考，并奠定了科學(xué)的研究方法基礎(chǔ)。

2 數(shù)據(jù)來源及國家分類

2.1 數(shù)據(jù)來源

美國、英國、法國、德國、意大利、日本等發(fā)達(dá)國家的鉛消費數(shù)據(jù)來自英國地質(zhì)調(diào)查局(British Geological Survey)以及美國地質(zhì)調(diào)查局(U.S.Geological Survey)；部分國家鉛消費及相關(guān)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)來自于世界鉛鋅研究小組(International Lead and Zinc Study Group)；各國人口數(shù)、GDP總量、人均GDP等數(shù)據(jù)來自格羅寧根增長和發(fā)展中心(Groningen Growth and Development Center)。

2.2 國家分類

全球共有200多個國家和地區(qū)，如果僅對部分發(fā)達(dá)國家的鉛需求情況進(jìn)行研究不夠全面，但是對各個國家的鉛消費數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)量又十分龐大，也很困難。因此本文根據(jù)各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的不同等因素將全球200多個國家(地區(qū))分成五個不同的國家集團(tuán)。第一類處于后工業(yè)化時期的包括美國、德國、英國、日本、加拿大等發(fā)達(dá)國家；第二類包括葡萄牙、波蘭、智利、希臘、愛沙尼亞等工業(yè)化后期的國家；第三類包括中國、墨西哥、巴西等工業(yè)化中期的國家；第四類包括印度、菲律賓、印度尼西亞等工業(yè)化初期國家；第五類處于前工業(yè)化時期的巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等經(jīng)濟(jì)相對落后的國家(表1)。

3 全球鉛消費歷史及規(guī)律

3.1 鉛消費領(lǐng)域及消費結(jié)構(gòu)分析

全球鉛消費主要應(yīng)用在鉛蓄電池領(lǐng)域，因其穩(wěn)定性較好和價格低廉，自1990年以來，在鉛蓄電池領(lǐng)域占比基本呈上漲趨勢，在2016年鉛蓄電池占比更是高達(dá)80%。從鉛蓄電池產(chǎn)品上來看主要分為啟動型、固定型、牽引型、儲能和其他；從電池應(yīng)用領(lǐng)域來看，主要為汽車、電動車、摩托車、工業(yè)用途和其他(圖1)，在交通工具方面的使用高達(dá)78%。

3.2 全球鉛消費歷史及格局變化

從1930年到2016年這一較長尺度消費歷史中，全球鉛消費總量從195萬t增長到1 126萬t，增長了近5倍。在這86年間全球鉛消費大致可以分為四個階段(圖2)。

1) 緩慢增長階段。西方國家工業(yè)化剛起步，對資源消費較少，各國家集團(tuán)均處于緩慢增長階段，全球鉛消費增長趨勢基本上由第一類國家集團(tuán)來拉動，這一時期第一類國家集團(tuán)鉛消費基本占全球的90%以上。

2) 穩(wěn)定增長階段。第一類國家集團(tuán)進(jìn)入工業(yè)化過程，第二類、第三類國家集團(tuán)也開始工業(yè)化起步，對資源需求持續(xù)拉動，所以各國家集團(tuán)資源消費普遍增長。第一類國家集團(tuán)鉛消費增長貢獻(xiàn)率為41%，第二類、第三類國家集團(tuán)總計鉛消費增長貢獻(xiàn)率為55%。

3) 低緩增長階段。全球鉛消費年均增長率僅為1.07%。在第一類、第二類國家集團(tuán)完成工業(yè)化期時，其他國家集團(tuán)工業(yè)化程度仍然較低，還沒有拉動鉛消費的增長。

4) 快速增長階段。全球鉛消費大幅上升，年均增長率為3.4%。這一時期，第三類國家集團(tuán)的鉛消費起了決定性作用，拉動了全球鉛消費，在2016年對全球增長的貢獻(xiàn)率更是達(dá)到了86%。

第五類國家集團(tuán)，主要為巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等經(jīng)濟(jì)相對落后的國家，工業(yè)化程度很低，雖然在整個歷史長河中，鉛消費呈緩慢上升趨勢，但是這類國家的鉛消費量一直很低，在2016年仍僅為5.1萬t。

表1 國家分組及主要指標(biāo)Table 1 National groups and key index

圖1 鉛蓄電池消費結(jié)構(gòu)Fig.1 The lead-acid battery consumption structure

圖2 1930～2016年各類國家集團(tuán)消費歷史Fig.2 The global groups lead consumption history from 1930 to 2016

3.3 鉛消費的“S”形規(guī)律

典型發(fā)達(dá)國家的鉛消費軌跡符合人均礦產(chǎn)資源消費的“S”形規(guī)律，即都要經(jīng)歷隨著人均GDP的不斷增長，人均鉛消費量先緩慢增長再到快速增長然后達(dá)到消費峰值最后緩慢下降的過程，只是不同國家的峰值不同，這是由各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和工業(yè)化時間的不同所致(圖3)。通過對美國、英國、日本、德國、法國等發(fā)達(dá)國家的分析總結(jié)，人均GDP在7 000～8 000美元(1990蓋凱美元，以下同)之間，汽車行業(yè)迅速發(fā)展，從而拉動了鉛消費的增長，此時人均鉛消費轉(zhuǎn)折點來臨；隨著人均GDP的不斷增長，達(dá)到15 000～17 000美元時，汽車、摩托車、電動車的產(chǎn)量到達(dá)頂峰，與此同時鉛的需求量也達(dá)到 峰值。另外值得一提的是，美國、英國在人均GDP 7 000美元左右時，出現(xiàn)了消費頂點，這正好對應(yīng)的是第二次世界大戰(zhàn)期間，鉛被大規(guī)模的用來制造汽車、裝備等，拉動了鉛消費，出現(xiàn)了峰值點，排除戰(zhàn)爭因素，也完全符合“S”形規(guī)律。

圖3 典型國家人均鉛消費“S”形消費軌跡Fig.3 The “S”-shaped consumption track of per capita lead consumption in typical countries

4 全球鉛消費預(yù)測及適應(yīng)性調(diào)整

4.1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景設(shè)定

鉛需求的預(yù)測與未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，因此本文綜合各類集團(tuán)增長趨勢以及中長期目標(biāo)等因素設(shè)定未來GDP的增長率從而對鉛需求進(jìn)行預(yù)測(表2)。

表2 各類國家集團(tuán)GDP增長率情況Table 2 GDP growth rate of various national groups

4.2 需求預(yù)測

鉛的需求拉動主要是靠鉛蓄電池，目前除汽車以外，鉛酸蓄電池其他領(lǐng)域已經(jīng)逐漸穩(wěn)定，未來繼續(xù)保持或緩慢下降。與此同時，電纜包皮、鉛板合金、化工顏料等受環(huán)境因素的影響，未來也將緩慢下降，并逐步被替代。鉛蓄電池未被大規(guī)模替換時，完全符合鉛的“S”形消費規(guī)律，但是如果未來新能源車迅速發(fā)展，勢必會導(dǎo)致鉛需求的減少，單純的運用“S”形規(guī)律，預(yù)測不夠準(zhǔn)確，因此本文在預(yù)測未來需求時，分為以下兩種情況。

4.2.1 鉛蓄電池未被大規(guī)模替代

由于鉛是重金屬，對環(huán)境有污染以及各地重金屬污染和血鉛問題，因此當(dāng)前各國國家政策以及輿論導(dǎo)向，似乎都偏向用鋰電池來代替鉛酸電池，但是當(dāng)前受到許多因素制約?，F(xiàn)階段技術(shù)不夠成熟，鋰等電池成本較高，雖然國家出臺相關(guān)扶持、補貼政策來促進(jìn)新能源車的發(fā)展，但是不可能一直補貼，這對國家財政也是一個很大的挑戰(zhàn)，因此在逐漸減少國家補貼等政策后，新能源車的普及將面臨更大的難度；受到充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施的分布限制，當(dāng)前新能源車的發(fā)展不均衡，往往分布在一線城市和二線城市，因此想要大規(guī)模替換成鋰電池車，必須解決充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施；同時也受到電池回收的限制，回收電池中的鋰的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鉛，許多企業(yè)為了降低成本而拒絕回收鋰，如果不進(jìn)行回收，將對環(huán)境造成更大的危害，當(dāng)前還沒一套成熟的回收體系。另外，如果要對傳統(tǒng)燃油車進(jìn)行大規(guī)模替換，那么相配套的電機、零部件等產(chǎn)業(yè)也要進(jìn)行大規(guī)模替換。因此，大多學(xué)者預(yù)測在未來的一段時間內(nèi)，鉛蓄電池仍然不會被大規(guī)模替代，鉛消費結(jié)構(gòu)不會發(fā)生明顯的變化，完全符合“S”形消費軌跡，對未來全球鉛消費有如下預(yù)測：

按照上文鉛消費的“S”形規(guī)律，以2016年人均鉛消費為基礎(chǔ)，建立以國家集團(tuán)形式的全球鉛需求模型，分別對全球不同國家集團(tuán)的未來鉛需求進(jìn)行預(yù)測(圖4)。第一類國家集團(tuán)在二十世紀(jì)七八十年代達(dá)到鉛消費頂點之后出現(xiàn)小幅度震蕩但整體上呈現(xiàn)出下降的趨勢，預(yù)測到2040年第一類國家集團(tuán)人均鉛需求量約為2.9 kg；第二類國家集團(tuán)鉛需求量先于2026年左右到達(dá)頂點人均鉛需求量約為1.5 kg，之后緩慢下降，到2040年人均鉛需求量約為1.4 kg；第三類國家集團(tuán)也有同樣的發(fā)展趨勢，不同的是，人均鉛需求量先在2023年達(dá)到需求峰值2.7 kg，之后緩慢下降，到2040年，人均鉛需求量約為2.4 kg；第四類國家集團(tuán)鉛消費從2016年開始緩慢增長，隨后的20年保持著較快的增長，到2040年第四類國家集團(tuán)人均鉛消費量約為1.2 kg；第五類國家集團(tuán)整體上經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，工業(yè)化程度較低，在本文預(yù)測的時間段內(nèi)2016～2040年，鉛的消費量仍沒有明顯的增長。預(yù)測結(jié)果顯示，到2040年全球鉛需求量達(dá)1 292萬t，增速明顯放緩(圖5)。

圖4 各類國家集團(tuán)全球鉛需求預(yù)測模型Fig.4 Global lead demand forecast models of various national groups

圖5 基于“S”形消費規(guī)律下的全球鉛需求預(yù)測Fig.5 Global lead demand forecast based on “S”-shaped consumption law

4.2.2 鉛蓄電池被大規(guī)模替代

全球各國為了響應(yīng)全球氣候變化的新協(xié)定，相繼提出禁售燃油車的計劃，如果該計劃能夠嚴(yán)格執(zhí)行，這必將導(dǎo)致對鉛蓄電池被鋰、鎳等電池大規(guī)模替換，鉛需求量驟減。目前，這一計劃的推出主要為荷蘭、英國、法國、日本等工業(yè)水平較高的發(fā)達(dá)國家：荷蘭、挪威計劃到2025年所有銷售的汽車均為零排放；德國在會議上通過了自2030年起禁止銷售柴油車和汽油車，只能銷售零排放汽車的決議；英國、法國宣布在2040年禁止銷售燃油汽車；日本也出臺了相關(guān)措施來減少燃油車的銷售，同時豐田公司計劃在2050年停售傳統(tǒng)燃油車。在當(dāng)前特別重視環(huán)境問題背景下，預(yù)計未來一些發(fā)展中國家、欠發(fā)達(dá)國家也將進(jìn)一步提出禁售計劃，鉛需求量不斷減少。

考慮到第一類國家集團(tuán)和第二類國家集團(tuán)多為歐美國家，在環(huán)境方面的政策法規(guī)較為嚴(yán)格，以及借鑒部分國家已經(jīng)提出的燃油車禁售計劃，判斷第一類國家集團(tuán)能夠在2040年前陸續(xù)實現(xiàn)新能源車的完全替換，而第二類國家集團(tuán)實現(xiàn)完全替換時間略微滯后。第三類國家集團(tuán)包括中國、墨西哥、巴西等國家，當(dāng)前中國已經(jīng)是全球最大的新能源汽車市場，2016年中國新能源汽車生產(chǎn)51.7萬輛、保有量96.6萬輛，均占世界第一位，但是僅占中國汽車總產(chǎn)量1.83%，同時由于充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施限制，導(dǎo)致新能源車分布不均。而除中國以外其他國家新能源車的發(fā)展均不如中國，因此這一類國家集團(tuán)燃油車的替換仍然有很大一段路要走。第四類國家集團(tuán)包括印度、菲律賓、印度尼西亞等國家，其中印度計劃在2030年全面禁售燃油車，但是這類國家集團(tuán)現(xiàn)階段處于經(jīng)濟(jì)增長的高速期，對傳統(tǒng)能源等資源依賴很強，技術(shù)水平也相對有限，發(fā)展新能源車阻力很大，筆者認(rèn)為較難實現(xiàn)。第五類國家集團(tuán)包括巴基斯坦、贊比亞、尼日利亞等國家，人口多，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)水平相對落后，鉛歷史消費量就很低，在2016年鉛消費量僅約5.1萬t，新能源車發(fā)展的阻力同樣非常大。根據(jù)上述分析，本文基于原有的預(yù)測基礎(chǔ)給定合理的替換比例來測算替代后的鉛需求量(表3)，預(yù)測結(jié)果顯示鉛蓄電池被不同程度的被替代后，鉛需求量大幅降低，第一類國家集團(tuán)和第二類國家集團(tuán)最為明顯，全球鉛需求量在2025年、2030年、2035年、2040年分別1 115萬t、1 044萬t、955萬t、787萬t(圖6)。

表3 各類國家集團(tuán)鉛替換比例及需求量Table 3 Lead replacement ratio and demand ofvarious national groups

圖6 鉛蓄電池被大規(guī)模替換情況下的全球鉛需求預(yù)測Fig.6 Global lead demand forecast under lead storage batteries large-scale replacement

4.3 適應(yīng)性調(diào)整

上文鉛需求預(yù)測結(jié)果顯示，當(dāng)鉛蓄電池發(fā)生大規(guī)模替換時，到2040年鉛需求將會減少39%，并且在環(huán)境等因素的制約下未來可能呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢。因此，必須做出良好的適應(yīng)性調(diào)整，例如傳統(tǒng)鉛蓄電池能量密度低、壽命較短，所以應(yīng)當(dāng)加大研發(fā)力度，制造能量密度高、深循環(huán)性能強的新型鉛蓄電池；目前鉛蓄電池回收企業(yè)眾多，尤其是一些小型企業(yè)在回收過程中容易造成鉛資源浪費和環(huán)境污染，因此要對電池回收企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管，評估其回收能力；一些以鉛資源的開采、加工、制造為主要盈利方式的企業(yè)，應(yīng)該慢慢轉(zhuǎn)型發(fā)展，例如傳統(tǒng)鉛蓄電池制造逐步向新能源電池轉(zhuǎn)變等，從而適應(yīng)市場需求等，以保證鉛資源合理利用。

5 結(jié) 論

1) 鉛消費符合“S”形消費規(guī)律，即隨著人均GDP的增長，人均鉛消費都要經(jīng)過緩慢增長-快速增長-到達(dá)峰值-逐漸降低的過程，當(dāng)人均GDP在15 000美元左右時，鉛消費達(dá)到頂點。

2) 在預(yù)測未來鉛需求時，本文綜合考慮當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度以及鉛歷史消費情況等多種因素科學(xué)地將200多個國家劃分為五類不同國家集團(tuán)，從而保證分類合理，為后續(xù)需求預(yù)測的準(zhǔn)確性奠定基礎(chǔ)。

3) 基于“S”形消費規(guī)律以及對燃油車禁售計劃的分析，本文得出兩種需求預(yù)測結(jié)果：當(dāng)鉛消費結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)大規(guī)模的改變，完全符合“S”形消費規(guī)律時，到2025年、2030年、2035年、2040年，全球鉛需求量分別為1 264萬t、1 293萬t、1 308萬t、1 292萬t；鉛蓄電池被大量替代導(dǎo)致鉛消費結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，到2025年、2030年、2035年、2040年全球鉛需求鉛分別為1 115萬t、1 044萬t、955、787萬t。

4) 隨著全球環(huán)保水平日漸提升，雖然完全禁售燃油汽車還需要一個漫長的歷史過程，但是中國新能源汽車的強勁的發(fā)展勢頭，已經(jīng)逐漸深入人心，必將對全球“棄鉛用鋰”起到引領(lǐng)作用，在這種國際趨勢下，企業(yè)應(yīng)該做出適應(yīng)性調(diào)整，至少應(yīng)該加大研發(fā)高效優(yōu)質(zhì)鉛蓄電池的技術(shù)創(chuàng)新，同時將鉛產(chǎn)業(yè)逐漸提升品質(zhì)，乃至逐漸轉(zhuǎn)產(chǎn)到鋰產(chǎn)業(yè)，完成產(chǎn)業(yè)升級換代。