基于中國新能源汽車發展規劃的資源環境效應分析

文博杰

(1.中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;2.國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;3.中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心,北京 100037)

基于中國新能源汽車發展規劃的資源環境效應分析

文博杰1,2,3

(1.中國地質科學院礦產資源研究所,北京100037;2.國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京100037;3.中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心,北京100037)

為了明確未來中國新能源汽車產業發展的資源環境效應，本文對中國汽車總產銷保有量、新能源汽車產銷保有量的歷史數據進行統計分析，通過趨勢分析法預測未來變化趨勢，并對新能源汽車減少油料消耗、降低大氣污染物排放的效果進行分析評價，還重點探討了新能源汽車產業發展對未來我國鋰、鈷、鎳、石墨、稀土資源供需形勢的影響。結果顯示，2020年和2025年，中國新能源汽車產銷量分別為200萬輛和820萬輛；2020年和2025年，中國新能源汽車保有量分別為632萬輛和3262萬輛。短期內(2025年之前)，新能源汽車保有量的增長對節約油料消耗、降低大氣污染物排放的作用不大。新能源汽車產量爆發式增長，將對未來我國鋰、鈷資源的供需形勢產生重要影響。我國有必要加強鋰、鈷資源的勘查與開發，并在全球對鋰、鈷資源全產業鏈進行提前布局，以支撐新能源汽車產業的穩健發展，保障中國鋰、鈷資源的供應安全。

新能源汽車；保有量預測；環境效應；鋰；鈷

0 引 言

近年來，伴隨全球經濟的發展，全球能源消費不斷加強。中國作為全球最為重要的新興經濟體，經濟發展取得了舉世矚目的成就，但是中國也面臨著巨大的能源安全問題以及環境壓力。2016年，中國原油對外依存度上升至65.5%，“霧霾”問題已經成為困擾中國的一大難題。燃油車輛油耗在我國油料消費結構中占有較大比重[1]。新能源汽車是國家實施能源戰略調整和汽車產業轉型升級的重要抓手。大力發展新能源汽車，特別是電動汽車，以電代油，是保證中國能源安全、緩解資源環境壓力的戰略措施。

2017年4月25日，工業和信息化部、國家發展改革委、科技部聯合印發了《汽車產業中長期發展規劃》，規劃明確提出到2020年，新能源汽車年產銷達到200萬輛；到2025年，新能源汽車占汽車產銷20%以上。

新能源汽車主要分為三類：純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車是國家重點發展方向，也是我國新能源汽車一直以來的產銷主體。目前，新能源汽車產業的發展已作為國家戰略強力推動，未來新能源汽車產量的增長必定帶來鋰、鈷、鎳等礦產資源消費的快速增長，將對相關礦產資源供需形勢產生影響，因此值得密切關注，并及時采取必要的應對措施。

目前，圍繞新能源汽車開展的研究主要包括以下幾方面：①新能源汽車產業政策[2-4]；②新能源汽車產業鏈架構[5]；③中外新能源汽車產業發展對比[6]；④新能源汽車產業財稅激勵機制[7-11]；⑤電動汽車與鋰離子電池[12-15]；⑥新能源汽車發展歷程、未來趨勢及建議[16-18]。僅有少量研究圍繞新能源汽車所需關鍵金屬原材料的資源現狀及需求預測開展[19-24]。中國新能源汽車產業的迅猛發展必然對環境和相關資源的供需產生重要影響，定量評價中國新能源汽車產業發展的資源環境效應具有重要的現實意義。本文將定量化預測未來中國新能源汽車的保有量，核算其減排效果與對關鍵資源的需求趨勢，評價中國新能源汽車產業發展的資源環境效應。

1 中國汽車總產銷保有量、新能源汽車產銷保有量

1.1 歷史及現狀

近年來，中國汽車工業發展迅速，汽車產銷量以及保有量持續增長。同時，隨著技術的不斷進步以及中國政府一系列補貼措施的實施，中國新能源汽車的產銷量、保有量出現了爆發式增長。中國歷年汽車總產銷保有量、新能源汽車產銷保有量數據見表1。

1.2 變化趨勢

通過對中國汽車總產銷保有量、新能源汽車產銷保有量歷史數據的分析發現，各類數據都具有較好的變化規律，通過趨勢擬合分析可以對未來幾年中國汽車銷量保有量和新能源汽車銷量保有量關鍵數據進行預測(圖1～4，表2～3)。

表1 中國歷年汽車總產銷保有量、新能源汽車產銷保有量統計表

數據來源：汽車產銷量數據來自中國汽車工業協會；中國汽車保有量數據來自公安部；新能源汽車保有量數據通過計算獲得。

圖1 中國汽車總銷量

圖2 中國汽車總保有量

趨勢擬合得到相應的曲線、方程及趨勢擬合程度指標R2值。R2值的大小可以反映趨勢線的估計值與對應的實際數據之間的擬合程度，擬合程度越高，趨勢線的可靠性就越高。R2值是取值范圍在0～1之間的數值，當趨勢線的 R2值等于1或接近1時，其可靠性最高，反之則可靠性較低。本文所得四條擬合曲線R2值范圍為0.9955～0.9989，極為接近1，表明擬合度較好。因此，本文預測結果具有很高的可靠性。

預測結果顯示：2020年中國汽車的銷量為約3 400萬輛，全國汽車保有量為2.55億輛；2025年中國汽車的銷量為約4 100萬輛，全國汽車保有量為3.3億輛。

圖3 中國新能源汽車總銷量

圖4 中國新能源汽車總保有量

表2 不同機構對2020年和2025年中國汽車銷量的預測/萬輛

年份本研究FOURIN公司高盛中國汽車技術研究中心國家信息中心汽車產業處中國汽車工業協會工信部202034003320-3300--300020254100387035003700400030003500

表3 不同機構對2020年和2025年中國汽車保有量的預測/億輛

由于新能源汽車的消費主要開始于近十年，并且最初幾年此類車的產銷量較少，近3～4年產銷量才有了較快增長，因此，2025年之前新能源汽車的報廢量將極少。對中國新能源汽車保有量的估算，將采用歷年數據的加和。根據汽車產業中長期發展規劃，2020年中國新能源汽車的銷量為200萬輛，預測全國新能源汽車保有量為632萬輛；2025年，新能源汽車銷量占總銷量比例達到20%，大約為820萬輛，預測全國新能源汽車保有量為3 262萬輛。

2 資源環境效應分析

2.1 新能源汽車節約油量估算

林秀麗等[25]對中國機動車的年均行駛里程進行了分析，結果顯示年均行駛里程約為26 910 km。2016年7月13日，工業和信息化部公布了2015年度中國乘用車企業平均燃料消耗量情況，乘用車平均油耗7.97 L/百km。根據上文的預測，2020年中國新能源汽車保有量為632萬輛，2025年為3 262萬輛。據此，可估算出對應年份新能源汽車所節約的油量。2020年新能源汽車節約油量約1 043萬t，2025年新能源汽車節約油量約5 382萬t(1 t油料按1 300 L換算)。

2.2 新能源汽車污染物減排效果

鋰電汽車本身是零排放的，發展電動汽車可以大大減少有害氣體排放[13]。環保部公布數據顯示，2014年，全國機動車排放污染物4 547.3萬t，其中氮氧化物627.8萬t，顆粒物57.4萬t，碳氫化合物428.4萬t，一氧化碳3 433.7萬t。根據公安部發布的數據，2014年中國汽車總保有量15 400萬輛。

2020年，全國汽車保有量為2.55億輛；2025年，全國汽車保有量為3.3億輛。2020年，全國新能源汽車保有量為632萬輛；2025年，全國新能源汽車保有量為3 262萬輛。據此，可推斷出2020年，全國汽車的污染物排放總量約7 529.6萬t，其中氮氧化物1 040萬t，顆粒物95萬t，碳氫化合物709.4萬t，一氧化碳5 685.7萬t；新能源汽車可減少的污染物排放總量約186.5萬t，占全國汽車污染物排放總量的2.5%，其中氮氧化物25.7萬t，顆粒物2.4萬t，碳氫化合物17.6萬t，一氧化碳140.8萬t。2025年，全國汽車污染物排放總量約9 744.2萬t，其中氮氧化物1 345.3萬t，顆粒物123萬t，碳氫化合物918萬t，一氧化碳7 357.9萬t；新能源汽車可減少污染物排放總量約963.1萬t，占全國汽車污染物排放總量的9.9%，其中氮氧化物133萬t，顆粒物12.2萬t，碳氫化合物90.7萬t，一氧化碳727.2萬t。

2.3 新能源汽車產能及關鍵原材料需求趨勢

2020年和2025年，中國新能源汽車的銷量將分別達到200萬輛和820萬輛，是2016年銷量50.7萬輛的約4倍和16倍。由于歷年來新能源汽車的產量與銷量基本相等，所以2020年和2025年中國新能源汽車的產量也將是2016年產量的4倍和16倍。這意味著未來7～8 a，中國新能源汽車的產能要急劇擴張到目前產能的約16倍。

新能源汽車最關鍵的三個部件為動力電源、電機和動力轉化裝置，而動力電源又被稱為新能源汽車的“心臟”，這也是其與普通燃油汽車最大的區別。雖然現在市場上動力電源種類繁多，但是鋰電池由于體積小、質量輕、循環壽命長、無污染等優點逐漸在新能源汽車動力電源領域勝出。在新能源汽車發展的早期，電動汽車處于示范階段，安全性極為重要，主流產品通常采用LiFePO4作為正極材料。隨著對電動汽車續航里程要求的不斷提高，Li(NiCoMn)O2三元正極材料將會越來越多的被采用。

未來新能源汽車產量的急劇擴張必然導致制造鋰電池所用原材料需求的迅猛增長，如鋰、鈷、鎳、石墨、稀土等。由于我國稀土儲量巨大，產能充足，可以有效應對未來稀土需求的增長。因此，下面將重點分析新能源汽車對鋰、鈷、鎳、石墨的需求趨勢。假定新能源汽車全部采用鋰電池。

2.3.1 碳酸鋰

2015年，中國鋰資源儲量383萬t，消費量為7.4萬t(表4)。以特斯拉為例，一輛新能源汽車用動力鋰電池的碳酸鋰用量大約在50～70 kg，據此計算，對應2020年和2025年新能源汽車動力電源用碳酸鋰的需求量將分別達到10萬～14萬t和41萬～57萬t。

2.3.2 鈷

2015年，中國鈷資源儲量68萬t，消費量為4.45萬t(表5)。三元正極材料中的三元指“鈷”、“鎳”和“錳”元素，鈷酸鋰電池的正極材料是鈷酸鋰LiCoO2，三元材料則是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2。單車鈷消耗量在5～12 kg水平。據此計算，對應2020年和2025年新能源汽車動力電源用鈷的需求量將分別達到1萬～2.4萬t和4.1萬～9.84萬t。

表4 2015年鋰資源儲量、產量、消費量關鍵數據

數據來源：全球及中國產量、消費量數據來自2016～2020年全球及中國碳酸鋰行業研究報告；中國儲量數據來自2015～2020年中國鋰礦市場運行態勢與投資前景評估報告。

表5 2015年鈷資源儲量、產量、消費量關鍵數據

數據來源：全球、中國產量數據來自世界金屬統計；中國消費量數據來自中國有色金屬工業協會；中國儲量數據來自中國礦產資源報告2016。

2.3.3 鎳

2015年，中國鎳資源儲量1 116.6萬t，消費量為96.45萬t(表6)。三元鋰電池的正極材料鈷鎳錳酸鋰同樣少不了鎳元素，由于鎳元素與鈷元素原子量相當(鎳元素為58.69，鈷元素為58.93)，因此，根據鈷鎳在不同電池型號分子式中的占比，可以估算出一輛三元汽車所需要的鎳約為12～14 kg。我國當前三元電池產品以333型為主。2015年上半年，我國主流電動車型中，約50%采用了三元鋰電池。

鎳在新能源汽車中的另一大應用領域是鎳氫電池，鎳氫電池主要應用在混合動力汽車(HEV)和消費類電器產品兩大領域，在HEV領域占據90%以上的應用份額。電動車時代網數據顯示，鎳氫電池中，鎳含量占55%，以豐田普銳斯為例，一輛混合動力汽車的鎳用量大約為8.5 kg。目前，我國混合動力汽車占新能源汽車的比例約為20%。

據此計算，對應2020年和2025年新能源汽車動力電源用鎳的需求量將分別達到1.5萬～1.7萬t和6.3萬～7.1萬t。

2.3.4 石墨

2015年，中國石墨資源儲量2.6億t，消費量為61.4萬t(表7)。自動力電池市場爆發以來，相比于其他關鍵材料而言，負極材料價格相對穩定，技術路線以石墨類為主，不存在很大的爭議。目前負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主，兩者性能有著各自的優缺點，應用領域也有所不同。中國電池網數據顯示，以動力鋰電池為例，一輛新能源汽車大約需要40 kg負極材料。據此計算，對應2020年和2025年新能源汽車動力電源用石墨的需求量將分別達到8萬t和32.8萬t。

表6 2015年鎳資源儲量、產量、消費量關鍵數據

數據來源：全球產量、中國產量及消費量數據來自世界金屬統計；中國儲量數據來自中國礦產資源報告2016。

表7 2015年石墨資源儲量、產量、消費量關鍵數據

數據來源：全球產量、中國產量及消費量數據來自2016年中國石墨資源調查報告；中國儲量數據來自中國礦產資源報告2016。

3 綜合分析

我國能源資源的基本國情是“富煤、缺油、少氣”，我國是世界上第二大原油消費國，并且最近已經取代美國成為世界上最大的原油進口國。目前國內石油消費市場對進口石油的依存度已經超過了60%。同時，我國煤炭資源豐富，儲量位列全球前茅，全國發電量又以“煤電”占主導地位，煤炭發電占總發電量的75%左右。發展新能源汽車(尤其是純電動汽車)可以解決“缺油、少氣”帶來的問題，加之電力來源立足煤炭，因此是國家“揚長避短”考慮的結果，是應對我國能源安全問題的明智之舉。因此，雖然新能源汽車目前面臨一些問題，但是國家推動新能源汽車產業發展的大方向不會改變。

新能源汽車保有量的不斷增長，雖然可以一定程度減少我國油料的消耗，降低大氣污染物的排放，但是短期內(2025年之前)其節約油料消耗、降低大氣污染物排放的作用不大。但從長遠看，隨著太陽能、風能、水電、核能、生物質能等能源利用比重的逐步提升，新能源汽車的整體節能減排效果將逐步彰顯。

值得注意的是，新能源汽車產量爆發式增長，對未來我國稀土、鎳、石墨資源的供需形勢影響不大，但會對鋰、鈷資源的供需形勢產生重要影響。在國內，有必要加強鋰、鈷資源的勘查與開發，加大科技研發投入，延長鋰、鈷深加工產業鏈，加大對鋰、鈷二次資源的回收利用；在國外，應對鋰、鈷資源全產業鏈進行提前布局，推動企業“走出去”拓展境外鋰、鈷資源基地，重視未來海洋鈷礦產開發，強化全球資源配置。

4 結 論

2020年和2025年，中國新能源汽車產銷量分別為200萬輛和820萬輛，保有量分別為632萬輛和3 262萬輛。雖然近年來中國新能源汽車產業發展迅速，但是短期內(2025年之前)，新能源汽車保有量的增長對節約油料消耗、降低大氣污染物排放的作用不大。新能源汽車產業的發展將對未來我國鋰、鈷資源的供需形勢產生重要影響。我國有必要加強鋰、鈷資源的勘查與開發，并在全球對鋰、鈷資源全產業鏈進行提前布局，有效支撐新能源汽車產業的穩健發展，保障中國鋰、鈷資源的供應安全。

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AnalysisoftheresourceandenvironmenteffectbasedonChina’snewenergyvehicledevelopmentplan

WEN Bojie1,2,3

(1.Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Beijing 100037,China;3.Research Centerfor Strategy of Global Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China)

In order to clarify resources and environmental effects of the future development of China’s new energy vehicle industry,this paper carries on the statistical analysis about the historical data of China’s automobile production and sales volume,the new energy vehicle production and sales volume.Then we predicts the future trend through trend analysis method,analyses the effect of reducing oil consumption and air pollutant emissions,and discusses the impact of the development of new energy vehicle industry on the supply and demand of Lithium,Cobalt,Nickel,Graphite and Rare Earth resources in China.The results show sales will be 2 million and 8.2 million in 2020 and 2025,respectively.In 2020 and 2025,the holdings will be 6.32 million and 32.62 million,respectively.The development of China’s new energy vehicle industry has little effect on saving oil consumption and reducing air pollutant emissions in the short term (before 2025).The explosive growth of new energy vehicles will have an important impact on the future supply and demand for lithium and cobalt resources in China.It is crucial to strengthen the lithium and cobalt resources exploration and development,and carry out advanced layout around the all industry chain of the global lithium and cobalt resources to support the steady development of new energy automotive industry and protect supply security of China’s lithium and cobalt resources.

new energy vehicle；car ownership prediction；environmental effects；lithium；cobalt

X820.6；F407.1

A

1004-4051(2017)10-0076-05

2017-06-10責任編輯宋菲

中國地質調查局地質調查項目資助(編號：121201103000150014；121201103000150015)

文博杰(1986-)，男，河北石家莊人，助理研究員，主要從事資源經濟與資源戰略研究，E-mail：wenbj@cags.ac.cn。